Tulang memiliki 2 fungsi mekanikal yg penting, yaitu:
- Fungsi pertama, tulang memberikan kerangka skeletal yang kaku untuk menyanggah & melindungi jaringan-jaringan tubuh lainnya.
- Fungsi kedua, tulang membentuk suatu sistem lever yang kaku & dapat digerakkan dengan gaya dari otot yang melekat pada tulang tersebut. Bangunan/unsur utama tulang adalah kalsium karbonate, kalsium fosfat, collagen & air.
Secara umum, kalsium karbonate & kalsium fosfat membentuk sekitar 60-70% dari berat kering tulang unsur tersebut memberikan kekakuan & kekuatan kompresi tulang.
Collagen merupakan protein yg dapat memberikan fleksibilitas pada tulang & kekuatan regangan (tensile) pada tulang. Kandungan air pada tulang membentuk sekitar 25 -30% dari berat total tulang kontributor penting ter-hadap kekuatan tulang.
Aliran air melalui tulang juga membawa nutrisi ke sel-sel tulang & membawa sisa metabolik dari sel-sel tulang ke dalam matriks mineral, serta mengangkut ion-ion mineral ke tulang & dari tulang untuk penyimpanan & penggunaan berikutnya oleh jaringan tubuh ketika dibutuhkan.
Secara struktural, jaringan tulang dikelompokkan menjadi 2 kategori yaitu tulang kortikal & tulang spongy atau tulang cancellous/trabecular.
Tulang kortikal adalah tulang yg porositasnya (pori-pori) rendah, mengandung lebih banyak unsur mineral (kalsium karbonate & kalsium fosfat) daripada unsur nonmineral yang hanya sekitar 5 – 30% mengandung jaringan konektif mineral yg padat & ditemukan pada batang tulang yg panjang.
Tulang cancellous/trabecular adalah tulang yg porosi-tasnya (pori-pori) tinggi, mengandung lebih banyak unsur non-mineral sekitar 30 – 90% keatas daripada unsur mineral memiliki struktur seperti sarang laba2, membentuk sel yg terisi dengan sumsum tulang & lemak, & ditemukan pada ujung2 tulang & vertebra.
Porositas tulang secara langsung mempengaruhi karakteristik mekanikal jaringan tulang kortikal yang banyak mengandung mineral akan lebih kaku daripada tulang trabecular yang lebih bersifat spons.
Batang tulang panjang tersusun oleh tulang kortikal yang kuat, tulang trabecular relatif tinggi pada vertebra. Karena tulang kortikal mengandung unsur mineral yg tinggi maka sifat mekanikalnya lebih kaku sehingga dapat menahan stress yg lebih besar.
Karena tulang trabecular mengandung unsur mineral yg rendah maka sifat mekanikalnya lebih spons/lunak sehingga lebih banyak mengalami strain sebelum fraktur.
Strain adalah besarnya deformasi dibagi dengan panjang awal struktur. Tulang trabecular yg relatif tinggi terdapat pada vertebra memberikan kontribusi terhadap kemampuan shock absorber.