La morte. Tutti prima o poi ci si dovranno confrontare. Spesso giunge a causa di malattie. Altre volte per incidenti o interruzioni forzate, come gli omicidi. Eppure la medicina e l’ingegneria biomedica stanno facendo enormi balzi avanti nel proteggere, curare, prevenire e monitorare le persone, in particolare gli anziani. È innegabile che l’età media e l’età massima delle persone, grazie ai progressi detti poco fa, stiano aumentando. Ma… esiste un limite a questo aumento? Probabilmente ne esistono svariati, come il cuore che smette di funzionare, ma ne esiste uno proprio strutturale, che viene dalle ossa.

Cenni di anatomia: le ossa

Partiamo con ordine. Cos’è un osso? L’osso è un tessuto connettivo mineralizzato, indispensabile per il sostentamento del corpo dei vertebrati e per la protezione degli organi interni.

Nel corpo umano esistono tre tipi di ossa: lunghe, corte, piatte, irregolari e sesamoidi. Un esempio di osso lungo è il femore. Un osso corto può essere uno delle ossa carpali, i piccoli ossicini che sono nel polso. Essi non hanno un dimensione preponderante. Un osso piatto è una scapola, le ossa irregolari sono le vertebre, mentre le sesamoidi o rotonde sono ossa fuse con i tendini (per esempio la rotula).

Un osso lungo è formato da una parte chiamata epifisi, che sarebbe quella dov’è l’articolazione e una chiamata diafisi (è la parte allungata). Sotto quello che in termini poco ortodossi possiamo chiamare “rivestimento” (periosteo) abbiamo due tipi di osso: nell’epifisi abbiamo l’osso spongioso, nella diafisi l’osso corticale.

Spongioso vs corticale

Le differenze tra osso spongioso e osso corticale sono strutturali: l’osso corticale è compatto ed è molto rigido. Può sostenere carichi molto elevati. D’altro canto non è in grado di deformarsi molto prima di rompersi (comportamento plastico). L’osso spongioso, invece, è in grado di accumulare molta energia. La sua particolare struttura è il risultato di una ottimizzazione della distribuzione del materiale per avere la massima resistenza in relazione ad una determinata funzione.

È possibile dimostrare con semplici calcoli matematici e prove sperimentali (che vanno oltre lo scopo di questo articolo) che a fronte di un rapporto di densità tra corticale e spongioso che va tra 2 e 8 il rapporto tra le tensioni di rottura, cioè tra le forze minime per rompere l’osso è di 30. Questo significa che l’osso spongioso ha un comportamento meccanico ben diverso dal corticale.

Le trabecole come travi di Eulero

È stato riscontrato che fino a 50 anni non c’è una vera e propria perdita di massa ossea. Inoltre fino a 40 anni il “modulo di Young”, cioè la rigidezza delle ossa cresce, rendendole più dure, mentre le deformazioni prima della rottura decrescono nel tempo. Significa che i bambini hanno le ossa che sopportano carichi minori, ma hanno maggiori probabilità di non rompersi un osso con un colpo, perché le loro ossa si deformano meglio prima di rompersi.

Il risultato della perdita di massa ossea con l’età porta comunque a dei risultati interessanti. Immaginiamo, com’è nella figura, che le trabecole siano sia perpendicolari che orizzontali. Secondo la teoria di Eulero “la resistenza di una trave caricata a compressione lungo il suo asse longitudinale è direttamente proporzionale al quadrato dell’area della sua sezione trasversale e inversamente proporzionale al quadrato della sua lunghezza.”

Questo che significa? Significa che se si dimezza l’area di base della trave centrale (perdita di massa quindi) il carico massimo sopportabile è un quarto di quello che sosteneva prima. Idem se si riducono le travi laterali. Perdendone una metà il carico massimo diventa sempre un quarto. Questo significa che l’osso diventa più facile da rompere.

In conclusione

Nel 1968 sono state fatte delle prove sperimentali su diversi tipi di osso e su persone di ambo i sessi: ne è uscito fuori, estrapolandole, che le ossa umane possono resistere fino a 130/140 anni. Non di più, perché sennò collasserebbero su sé stesse.

Questo è un dato interessante, perché ci permette di comprendere i limiti del corpo umano. Trattandosi di scienza, anzi quasi di tecnologia, non spetta a questo articolo sapere se è eticamente corretto o meno, però è un indice che permette di capire come il nostro corpo invecchia e qual è uno dei nostri limiti.

Insomma, la vita (almeno come la conosciamo noi) infinita non esiste, però studiarne i limiti permette di vivere meglio quello che ne resta.

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Samuele Tozzi
Studente magistrale di ingegneria biomedica, curriculum eHealth presso il Politecnico di Torino, ho sempre avuto la passione per l'informatica e la tecnologia in generale. Inoltre sono appassionato di videogiochi, anime e manga. Ho fatto per molti anni nuoto agonistico presso la squadra Azzurra Race Team, i Umbria, dove sono nato e cresciuto (precisamente e Gualdo Tadino da dove viene l'acqua Rocchetta). Pur essendo uno studente di ingegneria amo la storia e la letteratura. Tra gli autori che più stimo ci sono Valerio Massimo Manfredi e Andrea Marcolongo.

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