закон Дэвиса
Закон Дэвиса используется в анатомии и физиологии для описания того, как моделируются мягкие ткани в соответствии с предъявляемыми требованиями. Это следствие закона Вольфа , применимого к костной ткани . Это физиологический принцип, утверждающий, что заживление мягких тканей зависит от того, как они подвергаются механическому воздействию. [1]
Это также приложение модели механостата Гарольда Фроста , которая была первоначально разработана для описания адаптационной реакции костей; однако, как отметил сам Гарольд Фрост, это также относится к волокнистым коллагеновым соединительным тканям, таким как связки, сухожилия и фасции. [2] [3] «Правило растяжения-гипертрофии» этой модели гласит: «Прерывистое растяжение вызывает гипертрофию коллагеновых тканей до тех пор, пока возникающее в результате увеличение прочности не снизит удлинение при растяжении до некоторого минимального уровня». [4]Подобно поведению костных тканей, эта адаптационная реакция возникает только в том случае, если механическое напряжение превышает определенное пороговое значение. Гарольд Фрост предположил, что для плотных коллагеновых соединительных тканей соответствующие пороговые значения составляют около 23 ньютонов/мм2 или 4% удлинения деформации. [5]
Термин «закон Дэвиса» назван в честь Генри Гассетта Дэвиса , американского хирурга-ортопеда, известного своими работами по разработке методов вытяжения . Его самое раннее известное появление встречается в книге Джона Джозефа Натта « Болезни и деформации стопы » 1913 года , где Натт излагает закон, цитируя отрывок из книги Дэвиса 1867 года « Консервативная хирургия » :
Работа Дэвиса по этому вопросу раскрывает длинную цепочку конкурирующих теорий о контрактуре мягких тканей и причинах сколиоза . Комментарии Дэвиса в « Консервативной хирургии » были в форме резкого упрека в адрес лекций, опубликованных Луисом Бауэром из Бруклинского медико-хирургического института в 1862 году. [7] В своем письме Бауэр утверждал, что «сокращение связок физиологически невозможно». [8] Бауэр поддержал работу, опубликованную в 1851 году Юлиусом Конрадом Вернером, директором Ортопедического института Кенигсберга, Пруссия; Бауэр и Вернер, в свою очередь, противоречили исследованиям, опубликованным Жаком Матье Дельпешем в 1823 году . [9] [10]
Сухожилия представляют собой структуры мягких тканей , которые реагируют на изменение механической нагрузки. Объемные механические свойства, такие как модуль упругости , деформация при разрушении и предел прочности при растяжении , снижаются при длительном неиспользовании в результате микроструктурных изменений на уровне коллагеновых волокон . При моделировании микрогравитации испытуемые-люди могут испытывать потерю прочности сухожилия икроножной мышцы до 58% в течение 90-дневного периода. [11]Испытуемые, которым разрешили заниматься силовыми тренировками, продемонстрировали меньшую величину потери прочности сухожилий в той же среде микрогравитации, но снижение модульной силы все еще было значительным.
И наоборот, сухожилия, которые потеряли свою первоначальную прочность из-за длительных периодов бездействия, могут восстановить большую часть своих механических свойств за счет постепенной повторной нагрузки на сухожилие [12] из-за реакции сухожилия на механическую нагрузку. Биологические сигнальные события инициируют повторный рост в этом месте, в то время как механические стимулы способствуют дальнейшему восстановлению. Этот 6-8-недельный процесс приводит к увеличению механических свойств сухожилия до тех пор, пока оно не восстановит свою первоначальную прочность. [13] Однако чрезмерная нагрузка в процессе восстановления может привести к разрушению материала, т. е. частичному разрыву или полному разрыву. Кроме того, исследования показывают, что сухожилия имеют максимальный модуль приблизительно 800 МПа; таким образом, любая дополнительная нагрузка не приведет к значительному увеличению прочности модуля.[12] Эти результаты могут изменить современные методы физиотерапии, поскольку агрессивная тренировка сухожилия не укрепляет структуру сверх ее базовых механических свойств; поэтому пациенты по-прежнему подвержены чрезмерному использованию сухожилий и травмам.
