Международный эндокринологический журнал Том 21, №8, 2025

Актуальність. Тупі травми з ушкодженнями довгих трубчастих кісток нижньої кінцівки завжди перебувають в полі зору науковців та практикуючих лікарів у галузі судово-медичної травматології. Більшість їх утворюється при падінні з висоти й дорожньо-транспортних пригодах, кількість яких тільки зростає з року в рік. Мета: вивчення морфологічних ознак, що обумовлюють формування «модуля пружності» довгих трубчастих кісток нижньої кінцівки і таким чином впливають на біомеханічні процеси їх руйнування при травмах. Матеріали та методи. Експертним дослідженням було охоплено 82 особи зі 128 ушкодженнями довгих трубчастих кісток нижньої кінцівки. Морфологічні ознаки кісткової тканини на мікроскопічному рівні вивчали на 576 препаратах стегнової, великогомілкової та малогомілкової кісток. Метричні вимірювання проводили за допомогою штангенциркуля — безпосередньо на кістці та з використанням прикладних комп’ютерних програм, що включають функції зняття лінійних розмірів та відстані між окремими елементами на цифровому зображенні зруйнованої кістки. Об’ємно-масові параметри отримували за допомогою низки фізичних формул. Результати. Загальна кількість пор та загальна частка органічної речовини у складі кістки є найважливішими показниками її пружності. Мінеральна речовина має меншу масу та включає мінеральну щільність і відсоток мінеральної частини кістки. Важливим фактором є площа кістково-мозкового каналу. З ним пов’язана кількість тріщин у місці розтягнення. Висновки. «Модуль пружності» довгих трубчастих кісток нижньої кінцівки включає найважливіші морфологічні параметри, що відповідають за сприйняття навантаження, його розподіл між окремими складовими кістки та її амортизуючі властивості.

Background. Blunt trauma with injuries of the long tubular bones of the lower limb is always in the sight of scientists and practicing physicians in the field of forensic traumatology. Most of them occur during falls from a height and road accidents, the number of which is only growing every year. The purpose of this study was to investigate morphological signs that determine the formation of “modulus of elasticity” of the osseous tissue of the lower limb long tubular bones and, therefore, affect biochemical processes of their destruction in case of traumas. Materials and methods. Expert investigations included 82 individuals with 128 injuries of the long tubular bones of the lower limb. Examination of morphological signs of the osseous tissue on the micro level was conducted on 576 specimens of the femoral bone, tibia and fibula. The metric measurements were made by means of a caliper — directly on the bone and by means of applied computer programs including the functions of taking linear sizes and distance between separate elements — on a digital image of a destructed bone. The volumetric-massive parameters were received by means of a number of physical formulas. Results. The total number of pores and the total amount of organic matter in the bone composition are the most valuable signs in its content. Mineral matter possesses less mass and includes mineral density and the percentage of the mineral part of the bone. The square of the medullar canal is an important factor. The number of cracks from the site of strain is connected with it. Conclusions. The “modulus of elasticity” of the osseous tissue of the long tubular bones of the lower limb includes the most valuable morphological parameters responsible for perception of load, its distribution between separate constituents of the bone and cushioning properties.

судова медицина; мінеральна щільність кісткової тканини; маркери кісткового обміну; морфологічні ознаки; кісткова тканина; переломи; довгі трубчасті кістки; нижні кінцівки

forensic medicine; bone mineral density; bone turnover markers; morphological signs; osseous tissue; fractures; long tubular bones; lower limbs

1. Wang Y, Wang Z, Chen B, Chen B, Fang R, et al. Global epi–demiology of lower limb fractures: Trends, burden, and projections from the GBD 2021 study. Bone. 2025 Apr;193:117420. doi: 10.1016/​j.bone.2025.117420.
2. Liang H, Zhu Y, Lu B, Zhao C, Ding K, et al. An analysis of 12 major fracture subtypes in adolescents and young adults: Glo–bal trends and population projections from GBD 2021. Bone. 2025 Oct;199:117551. doi: 10.1016/j.bone.2025.117551.
3. Hoveidaei AH, Nakhostin-Ansari A, Heckmann ND, Hosseini-Asl SH, Khonji MS, et al. Increasing Burden of Lower-Extremity Fractures in the Middle East and North Africa (MENA): A 30-Year Epi–demiological Analysis. J Bone Joint Surg Am. 2024 Mar 6;106(5):414-24. doi: 10.2106/JBJS.23.00489.
4. Zhu Z, Zhang T, Shen Y, Shan PF. The burden of fracture in China from 1990 to 2019. Arch Osteoporos. 2023 Dec 6;19(1):1. doi: 10.1007/s11657-023-01353-4.
5. Hantouly AT, AlBarazanji A, Al-Juboori M, Alebbini M, Toubasi AA, et al. Epidemiology of proximal femur fractures in the young population of Qatar. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2024 Jan;34(1):21-9. doi: 10.1007/s00590-023-03664-1.
6. Zhang J, Bradshaw F, Hussain I, Karamatzanis I, Duchniewicz M, Krkovic M. The Epidemiology of Lower Limb Fractures: A Major United Kingdom (UK) Trauma Centre Study. Cureus. 2024 Mar 20;16(3):e56581. doi: 10.7759/cureus.56581.
7. Limzider N, Rittel D, Shemtov-Yona K. Bone morphology and mechanical behavior: New insights into cortical and trabecular failure under compression. J Mech Behav Biomed Mater. 2025 Sep 26;173:107214. doi: 10.1016/j.jmbbm.2025.107214.
8. Allahyari P, Silani M, Yaghoubi V, Milovanovic P, Schmidt FN, et al. On the fracture behavior of cortical bone microstructure: The effects of morphology and material characteristics of bone structural components. J Mech Behav Biomed Mater. 2023 Jan;137:105530. doi: 10.1016/j.jmbbm.2022.105530.
9. Demirtas A, Taylor EA, Gludovatz B, Ritchie RO, Donnelly E, Ural A. An integrated experimental-computational framework to assess the influence of microstructure and material properties on fracture toughness in clinical specimens of human femoral cortical bone. J Mech Behav Biomed Mater. 2023 Sep;145:106034. doi: 10.1016/​j.jmbbm.2023.106034.
10. Ural A. Advanced Modeling Methods — Applications to Bone Fracture Mechanics. Curr Osteoporos Rep. 2020 Oct;18(5):568-76. doi: 10.1007/s11914-020-00615-1.
11. Bregoli C, Biffi CA, Tuissi A, Buccino F. Effect of trabecular architectures on the mechanical response in osteoporotic and healthy human bone. Med Biol Eng Comput. 2024 Nov;62(11):3263-81. doi: 10.1007/s11517-024-03134-8.
12. Casari D, Michler J, Zysset P, Schwiedrzik J. Microtensile pro–perties and failure mechanisms of cortical bone at the lamellar level. Acta Biomater. 2021 Jan 15;120:135-45. doi: 10.1016/j.actbio.2020.04.030.
13. Casari D, Kochetkova T, Michler J, Zysset P, Schwiedrzik J. Microtensile failure mechanisms in lamellar bone: Influence of fibrillar orientation, specimen size and hydration. Acta Biomater. 2021 Sep 1;131:391-402. doi: 10.1016/j.actbio.2021.06.032.
14. Zhou Y, Liu K, Zhang H. Biomimetic Mineralization: From Microscopic to Macroscopic Materials and Their Biomedical Applications. ACS Appl Bio Mater. 2023 Sep 18;6(9):3516-31. doi: 10.1021/acsabm.3c00109.
15. Shin M, Zhang M, Vom Scheidt A, Pelletier MH, Walsh WR, et al. Impact of test environment on the fracture resistance of cortical bone. J Mech Behav Biomed Mater. 2022 May;129:105155. doi: 10.1016/j.jmbbm.2022.105155.
16. Nedelkovski V, Andriotis OG, Wieland K, Gasser C, Steiger-Thirsfeld A, et al. Microbeam bending of hydrated human cortical bone lamellae from the central region of the body of femur shows viscoelastic behaviour. J Mech Behav Biomed Mater. 2022 Jan;125:104815. doi: 10.1016/j.jmbbm.2021.104815.
17. Hering RN, von Kroge S, Delsmann J, Simon A, Ondruschka B, et al. Pronounced cortical porosity and sex-specific patterns of increased bone and osteocyte lacunar mineralization characterize the human distal fibula with aging. Bone. 2024 May;182:117068. doi: 10.1016/j.bone.2024.117068.
18. Kamml J, Acevedo C, Kammer DS. Mineral and cross-lin–king in collagen fibrils: The mechanical behavior of bone tissue at the nano-scale. J Mech Behav Biomed Mater. 2024 Nov;159:106697. doi: 10.1016/j.jmbbm.2024.106697.
19. Kamml J, Ke CY, Acevedo C, Kammer DS. The influence of AGEs and enzymatic cross-links on the mechanical properties of collagen fibrils. J Mech Behav Biomed Mater. 2023 Jul;143:105870. doi: 10.1016/j.jmbbm.2023.105870.
20. Unal M, Creecy A, Nyman JS. The Role of Matrix Composition in the Mechanical Behavior of Bone. Curr Osteoporos Rep. 2018 Jun;16(3):205-15. doi: 10.1007/s11914-018-0433-0.
21. O’Leary TJ, Rice HM, Greeves JP. Biomechanical Basis of Predicting and Preventing Lower Limb Stress Fractures During Arduous Training. Curr Osteoporos Rep. 2021 Jun;19(3):308-17. doi: 10.1007/s11914-021-00671-1.
22. Popp KL, Frye AC, Stovitz SD, Hughes JM. Bone geometry and lower extremity bone stress injuries in male runners. J Sci Med Sport. 2020 Feb;23(2):145-50. doi: 10.1016/j.jsams.2019.09.009.
23. Hughes JM, O’Leary TJ, Koltun KJ, Greeves JP. Promoting adaptive bone formation to prevent stress fractures in military personnel. Eur J Sport Sci. 2022 Jan;22(1):4-15. doi: 10.1080/17461391.2021.1949637.
24. Kocur J, Čičak S, Dimnjaković D, Kiš I, Kristek G, et al. Association of Elevated Body Mass Index with Tibial Tuberosity Avulsion Fractures in Pediatric Athletes: A Pilot Retrospective Study. Medicina (Kaunas). 2025 Sep 18;61(9):1698. doi: 10.3390/medicina61091698.
25. Unal M, Unlu R, Uppuganti S, Nyman JS. Prediction of biomechanical properties of ex vivo human femoral cortical bone using Raman spectroscopy and machine learning algorithms. Bone Rep. 2025 Aug 15;26:101870. doi: 10.1016/j.bonr.2025.101870.
26. Barrera Bernal JL, Gaytán Salvatella Í, Del Campo BIM, Alvarez Perez MA, Masuoka-Ito D. Synthesis of Hydroxyapatite-Gela–tin Composite Hydrogel for Bone Tissue Application. Gels. 2025 Aug 10;11(8):630. doi: 10.3390/gels11080630.
27. Wang Z, Du S, Zhu H, Yi K, Tang Z, Li Q. A finite element analysis of periodontal ligament fluid mechanics response to occlusal loading based on hydro-mechanical coupling model. Arch Oral Biol. 2024 Aug;164:106008. doi: 10.1016/j.archoralbio.2024.106008.
28. Behrbalk E, Ofir U, Maman D, Engel I, Folman Y. Carbon Fiber Reinforced Hybrid Polyaryl-Ether-Ether-Ketone (PEEK) Spinal Fixation System: Technical Features and Preliminary Clinical Trial. Indian J Orthop. 2024 Oct 30;59(1):62-8. doi: 10.1007/s43465-024-01255-8.
29. Luo Z, Ma J, Wang Y, Du Y, Liu Y, et al. Application of Mg-MOF-loaded gelatin microspheres with osteogenic, angiogenic, and ROS scavenging capabilities in bone defect repair. Int J Biol Macromol. 2024 Nov;280(Pt 2):135721. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2024.135721.
30. Stockhausen KE, Qwamizadeh M, Wölfel EM, Hemmatian H, Fiedler IAK, et al. Collagen Fiber Orientation Is Coupled with Specific Nano-Compositional Patterns in Dark and Bright Osteons Modulating Their Biomechanical Properties. ACS Nano. 2021 Jan 26;15(1):455-67. doi: 10.1021/acsnano.0c04786.
31. Chen F, Strawn R, Xu Y. The predominant roles of the sequence periodicity in the self-assembly of collagen-mimetic mini-fibrils. Protein Sci. 2019 Sep;28(9):1640-51. doi: 10.1002/pro.3679.
32. Dewan F, Kirchner M, Masoud F, Sami Z, Xu Y. Collagen Mimetic Peptide with a Coiled Coil Trimerization Domain Forms Fibrils Having D-Period-like Structures. Biomacromolecules. 2023 Dec 11;24(12):5871-83. doi: 10.1021/acs.biomac.3c00901.