骨组织的各向异性和粘弹性

生物组织的组成、结构及力学性能会根据局部环境的变化而改变。骨组织的生物力学性能不仅与所受外力的性质有关，而且与外力的方向、作用频率也密切相关。骨组织符合最优化设计原则，即最小的结构承受最大的外力。在某一方向上，骨组织的结构随着外力的增大而增强，随着外力的减小而吸收减弱。骨组织具有各向异性(anisotropy),在各个方向上的力学性质是不同的，在不同的方向上，有着不同的抗压、抗弯强度等。

骨组织的另外一个性质为粘弹性(viscoelasticity),具有粘弹性的物质的力学性能与外力的作用频率以及持续时间有关，这是因为这种物质的内部物质和结构在外力的作用下会发生一定的改变。假如一个具有粘弹性的物体被快速压缩或伸长，并持续保持该形变量，随着时间的延续，所测得的应力值会逐渐减弱，甚至消失，这种性质叫应力释放(stressrelaxation)。

它被用于决定粘弹性物体的性质是倾向于液体或固体，前者的应力值最终为零，后者最终达到一个稳定的应力值。例如皮质骨，随着力的作用频率的增加，其弹性模量和弹性限度都会增加，但最大的形变量会减小。在低形变频率作用下，骨组织像黏性液体；在高应变频率作用下，同样的骨组织的力学性质更像具有脆性的弹性固体。另一方面，若保持加载的应力值不变，而测得的应变值会不断改变，这种性质被称为蠕变(creep)。形变会持续进行或达到某一恒定值，这决定于物体的性质倾向于粘弹性液体或者固体。因此，在描述骨组织的力学性质时，应当说明被测组织发生的形变频率以及外力的作用方向。