Stress in the human ankle joint: A brief review

Summary

The articular bones of the ankle joint are subjected to stress along their vertical axis by the resultant force R _t [13]. On this compressive stress is superimposed bending resulting from tensile forces exerted by the collateral ligaments. The loading by tensile forces is greatest in the lateral areas of the joint, especially at the fibular malleolus. The bony elements of the ankle joint are adapted to this specific mode of stress by the distribution of osseous material in the subchondral bone and by cancellous architecture. Results from photoelastic model tests correspond to the morphological findings if models are subjected to stress by both compressive forces and tensile forces. Zones with high fringe orders of isochromatics in the model correspond to areas with high density of the osseous tissue in equidensity pictures, and the trajectorial pattern in Plexiglas models mirrors the alignment of compressive and tensile cancellous trabeculae.

Zusammenfassung

Die gelenkbildenden Knochen des oberen Sprunggelenkes werden durch die Resultierende R _t [13] axial auf Druck beansprucht. Der reinen Druckbeanspruchung ist eine Biegebeanspruchung überlagert, die durch Zugkräfte von seiten der Kollateralbänder zustandekommt. Die Belastung durch die Bandkräfte kommt in den seitlichen Arealen des Gelenkes, vor allem am Malleolus lateralis, zum Tragen. Die Skelettelemente des oberen Sprunggelenkes sind durch Materialverteilung des Knochengewebes and durch Ausrichtung der Substantia spongiosa an these Art der Beanspruchung angepaßt. Ergebnisse spannungsoptischer Befunde, die unter dem aufgezeigten Belastungsmodus durchgeführt werden, zeigen eine Übereinstimmung mit den morphologischen Ergebnissen. Orten hoher Isochromatenordnungszahlen im Modell entsprechen Zonen großer Materialmenge im Aequidensitenbild. Der Trajektorienverlauf im Modell stimmt mit der Ausrichtung der auf Druck and Zug beanspruchten Spongiosatrabekel Überein.