التأثير الكهرضغطية وكثافة العظام

التأثير الكهرضغطية هو خاصية لبعض المواد لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى تيار كهربائي. "بيزو" هي كلمة يونانية تعني "الضغط". تم اكتشاف التأثير لأول مرة من قبل بيير كوري وجاك كوري في عام 1880. د. اكتشف ياسودا في عام 1957 وجود تأثير كهرضغطية في العظام.

يُعرَّف التأثير الكهروإجهادي المباشر على أنه قدرة مادة ما على إنتاج جهد تحت التوتر أو الانضغاط.

يتم تعريف التأثير الكهروإجهادي العكسي على أنه الانحناء الناتج في مواد كهرضغطية، مثل السيراميك والبلورات ، بسبب الجهد المطبق أو المجال الكهربائي.

تتكون غالبية العظام من مصفوفة عظمية غير عضوية وعضوية بطبيعتها. يشكل هيدروكسيباتيت ، وهو بلوري ، الجزء غير العضوي من مصفوفة العظام. من ناحية أخرى ، فإن الكولاجين من النوع الأول هو الجزء العضوي من المصفوفة. تم اكتشاف أن هيدروكسيباتيت مسؤول عن الكهرباء الانضغاطية في العظام.

عندما يتم الضغط على جزيئات الكولاجين ، التي تتكون من ناقلات الشحنة ، تنتقل ناقلات الشحنة هذه من الداخل إلى سطح العينة. ينتج عن هذا جهد كهربائي عبر العظم.

ينتج الضغط الذي يعمل على العظم تأثير كهرضغطية. هذا التأثير ، بدوره ، يجذب خلايا بناء العظام (تسمى بانيات العظم) بسبب تكوين ثنائيات القطب الكهربائية. يؤدي هذا بعد ذلك إلى ترسيب المعادن - الكالسيوم بشكل أساسي - في الجانب المجهد من العظم. ومن ثم ، فإن التأثير الكهروضغطي يزيد من كثافة العظام.

قد يؤدي التحفيز الكهربائي الخارجي إلى التئام العظام وإصلاحها. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام التأثير الكهرضغطية في العظام لإعادة تشكيل العظام. لاحظ الدكتور يوليوس وولف في عام 1892 أن العظام يتم إعادة تشكيلها استجابةً للقوى المؤثرة عليها. يُعرف هذا أيضًا باسم قانون وولف.