كان دائما سائدا أن الكثافة هي المعيار لقياس قوة العظام، ويتم تحديد ذلك باستخدام الأشعة السينية لمعرفة النقاط القوية والضعيفة بالإضافة إلى اكتشاف الكسور. و قد نشر موقع جامعة كورنيل الهندسة أن فريقا تمكن من اكتشاف جديد من خلال بحث جامعي عن هيكلية العظام يمكن أن يساعد على تحسين معالجة هشاشة العظام وكذلك في مجالات صناعية أخرى حيث ييمكن الإستفادة منه لتصميم أجزاء توفر ديمومة أكثر و ذات متانة عالية مثل صناعة أجنحة الطائرات.
هذا معلوم لكن المسألة المطروحة في هذا البحث و المتميزة فيه هي المداومة أو الديمومة في عمر العظام التي يصيبها التلف بسبب الإعياء و التي لا يزال يكتنفها بعض الغموض. فالسائد هو أن كمية الثقل التي يمكن للعظم أن يتحملها تتحدد إلى حد كبير وفقا للكثافة.
و الإعياء بعد مدة زمنية طويلة هي عدد دورات التحمّل بحساب الزمن التي يمكن للعظم أن يقوم بها قبل التحطم.
و استكشف باحثون من جامعة كورنيل الهندسة الهيكلية الداخلية للعظم و تم تحديد العوامل التي تأثر على الإعياء الطويل الأجل من خلال التحميل الدوري المتكرر.كان ذلك باستخدام برامج حاسوب جديدة تقوم باسعمال تقنية المحاكات الهندسية للبنى الهيكلية.
تحليل كورنيل وجد أن هذه العارضات المتشابكة الأفقية كانت في الحقيقة مفتاح الثبات في الديمومة أو الإستدامة مع الزمن و هي عكس ما كان شائعا بأنها غير ضرورية. فالعظام تتألف من الدعامات الرأسية التي توفر السلامة البنيوية عند تحمل الثقل، فضلا عن الدعامات الأفقية التي كان يعتقد حتى الآن أنه ليس لها دور في تحمل القوة إلا قليلا.
يقول الكاتب كريستوفر هيرناندز، أستاذ مساعد في كلية سيبلي بكورنيل للهندسة الميكانيكية والفضائية وكلية مينيج لهندسة الطب الحيوي : « إذا قمت بتحميل العظم مرة واحدة فقط، فإن الأمر كله يتعلق بمدى كثافته والكثافة التي تتحدد في الغالب من خلال العدعامات الشبيهة بالصحن. ولكن إذا فكرنا في كم دورة من الأحمال المنخفضة الحجم يمكن أن تأخذ شيء ما، فإن هذه الضواحي الصغيرة من الشقوق هي التي تقوم بالدور حقا. وعندما يتقدم الناس في العمر، فإنهم يفقدون هذه الدعامات الأفقية أولا، الأمر الذي يزيد من إحتمالات انكسار العظام عن الأحمال الدورية المتعددة.
يقوم فريق كورنيل بطباعة مواد تشبه العظم ذات الأبعاد الثلاثية مصنوعة من بوليمر يوريثان ميتاكريلاتي. بتفاوت سماكة القضبان الأفقية في شبيكة المادة، كانوا قادرين على زيادة فترة الإعياء إلى 100 ضعف.
فضلا عن الآثار الواضحة المترتبة على علاج الحالات الطبية مثل هشاشة العظام، فإن هذا الاكتشاف من شأنه أن يعود بفوائد كبرى على الهندسة، وخاصة على الهياكل مثل أجنحة الطائرات.
يقول هيرناندز " إن كل هبة ريح تصطدم بها الطائرة تمثل دورة تحميل عليها، وبالتالي يتم تحميل جناح الطائرة آلاف المرات خلال كل رحلة طيران. »
و يضيف " إذا كنت ترغب في صنع جهاز متين أو مركبة خفيفة الوزن تستمر لفترة طويلة، فهذا يعني معرفة كم دورة تحميل يمكن أن تتحمل قبل أن تنكسر.
والعلاقة الرياضية التي اشتقناها في هذه الدراسة تسمح لمن يقوم بتصميم إحدى هذه الهياكل الشبكية بموازنة إحتياجات الصلابة والقوة تحت الحِمل الواحد مع إحتياجات التسامح و الأريحية مع العديد والعديد من دورات التحميل المتدنية.
