Structural and Mechanical Properties of Tendon related to Function

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Abstract
SUMMARY Tendon normally fulfils its primary role as a flexible force transmitting element very effectively and yet failure of this passive tissue leads to great disability. As a connective tissue its structure is relatively simple and the peculiar helical arrangement of collagen fibres confers highly non-linear as ell as time-dependent mechanical properties. Functional significance cannot be attributed to any facet of mechanical response until the physiological pattern of loading is established. In particular the rate of deformation and the minimum force experienced by tendon in normal locomotion have yet to be elicited. Most published values of maximum forces transmitted by tendon fall short of the measured quasi-static rupture strength. The fact that some estimates exceed this ultimate force illustrates the errors incurred in indirect assessment. Direct measurement techniques, hich have no been demonstrated to be practicable, should yield valuable information hen applied to tendons susceptible to spontaneous rupture. Other proposed mechanical functions of tendon are clearly of secondary importance. Much has yet to be learned of the response of muscle to rapid loading and extension before these hypotheses can be tested fully. ith our scant knoledge of normal tendon function it is indeed fortunate that the techniques of repair and treatment of damaged tendon are rapidly advancing. RÉSUMÉ Le role primordial du tendon est de transmettre une force variable; en conséquence une défaillance de ce tissu “passif” entraine une certaine impotence. En tant que tissu conjonctif la structure du tendon est relativement simple bien que l'arrangement hélicoidal particulier de ses fibres collagenes lui confère des propriètés mecaniques particulières. Le comportement fonctionnel du tendon et sa réponse aux differents types de sollicitations mécaniques, sont mal connus. Notamment le taux de déformation et la force minimal supportée durant la locomotion normale attendent encore d'être définis. La plupart des valeurs publiées concernant les forces maximales transmises par les tendons ne coincident pas avec les forces mesurées, de facon statique suffisantes pour en provoquer la rupture. Certaines estimations sont supèrieures aux forces de rupture et montrent quelles erreurs peuvent être introduites par une mesure indirecte. Les méthodes de mesure directe, dont il est maintenant établi qu'elles peuvent être pratiquées devraient produire des informations plus précises. Evidemment les autres fonctions mécaniques que l'on attribue aux tendons sont probalement d'une importance secondaire. On doit encore connaitre plus du comportement du muscle pour vérifier ces hypothèses. Compte tenu de nos connaissances étriquées quant au fonctionnement tendineux normal il semble heureux que les techniques de traitement et de réparation soient en rapide progression. ZUSAMMENFASSUNG Sehnengeebe erfüllt seine primäre Aufgabe als Kraftüberträger sehr irkungsvoll. Das Versagen dieses passiven Geebes führt zu ausgeprägten Störungen. Als ein Bindegeebe ist seine Struktur verhältnismässig einfach und die eigenartige, schneckenartig geundene Anordnung der kollagenen Fasern erzeugt ausgeprägte, nicht-lineare und auch zeitabhängige mechanische Eigen-schaften. Die funktionelle Signifikanz irgendeiner mechanischen Antort kann nicht beantortet erden, bevor das physiologische Belastungsmuster bekannt ist. Vor allem müssen vorerst noch die Deformationsrate und die minimale Kraft, die auf Sehnen bei der normalen Fort-beegung einirkt, abgeklärt erden. Die meisten veröffentlichten erte von Maximalkräften, die von Sehnengeebe übertragen erden können, sind kleiner als die gemessene, praktisch statische Reissfestigkeit. Die Tatsache, dass geisse Schätzungen diese Endgrösse übertreffen, illustriert die Fehlermöglichkeiten aller indirekten Schätzungen. Di-rekte und praktikable Messverfahren erden ohl ertvolle Informationen liefern, enn sie an Sehnen angeendet erden, die spontan reissen können. Die anderen mechanischen Funktionen von Sehnen sind nur von sekundärer Bedeutung. ir haben noch viel zu lernen, as die Muskelreaktion auf schnelle Belastung und Streckung anbetrifft, bevor entsprechende Hypothesen überprüft erden können. Bei unseren geringen Kenntnissen der normalen Sehnenfunktion können ir uns glücklich schätzen, dass die Behandlungsmethoden geschädigter Sehnen rasche Fortschritte machen.

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