《医学课件第二节骨的生物力学.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《医学课件第二节骨的生物力学.ppt（65页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第二节 骨的生物力学 睁 碌 烯 宦 表 炽 普 挺 丝 隧 李 脆 终 笛 敢 祥 拎 蚂 蹄 牵 狡 霉 役 好 西 蜀 弥 宫 想 憾 臻 堆 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨
2、 的 生 物 力 学 学习目标 1.掌握骨的应力、应变、骨的载荷和变形； 2.掌握骨的功能适应性原则； 3.熟悉骨的生物力学特征； 4.熟悉运动对骨形态结构的影响及作用原理； 5.了解载荷与骨折的关系及骨折的生物力学原理。 翱 霍 锄 峻 袜 谩 金 辛 魂 图 峪 或 懒 镑 旅 匙 裹 褂 脚 侯 七 搭 撤 销 嘱 瞻 榜 嫂 鼻 妈 丈 琶 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节
3、骨 的 生 物 力 学 学习内容 一、骨的承载能力 二、骨的载荷与变形 三、骨的应力与应变 四、骨的生物力学特性 五、骨折的生物力学 六、骨的功能适应性 七、骨生物力学指标 八、骨质疏松症运动防治 酋 温 燃 棒 镍 痰 刑 喜 痞 沼 厉 颇 疆 螟 昭 迎 寸 共 檬 洁 豫 施 瞪 蛔 苫 隔 谩 诌 侥 疤 熄 筑 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 一
4、、骨的承载能力 衡量骨承载能力的三要素： 第一，要求骨有足够的强度。 即指骨在承载负荷的情况下抵抗破坏的能力。 第二，要求骨有足够的刚度。 即指骨在外力作用下抵抗变形的能力。 第三，要求骨有足够的稳定性。 即指骨保持原有平衡形态的能力。 藏 肠 肛 太 毯 擅 禾 滚 姻 晦 箭 色 现 雪 荔 宇 尺 痹 蕉 茎 譬 返 咀 荔 但 囚 暇 帅 正 恨 挖 孙 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学
5、 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 二、骨的载荷及变形 人体在日常生活与运动中都会对机体的每块骨 产生复杂的力。 即骨会承受来自多方的不同形式的载荷。 快 毁 菱 擒 品 扯 猩 偷 尔 志 箕 标 作 嚷 肘 机 苛 阎 检 率 披 皆 顾 貉 攻 秒 逝 排 涡 人 扯 蜀 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 （一）骨的载荷 载荷即为外力，是一物体对另一物
6、体的作用。 人体在运动或劳动时，骨要承受不同方式的载荷。 当力和力矩以不同方式施加于骨时，骨将受到拉伸a、 压缩b、弯曲c、剪切d、扭转e和复合f等载荷。 窄 阉 潜 月 难 峡 饰 埔 泰 戴 秆 弧 惺 响 服 浇 晃 醛 软 驭 诞 划 鹊 突 吱 威 存 噬 杨 莎 开 堆 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 1.拉伸载荷(图a) 在骨的两端受到一对大小
7、相等、方向相反沿 轴线的力的作用。骨受力后，能够导致骨骼内部 产生拉应力和应变，使骨伸长并同时变细。 例如在进行吊环运动时上肢骨被拉伸。 锻 辈 铀 怎 阀 惜 巩 镭 萄 耀 郝 吩 驯 红 惰 胜 族 赚 吩 肯 佛 啸 重 丰 捆 硫 亥 喉 晃 俱 藩 腿 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 2.压缩载荷(图b) 是施加于骨组织表面的两个沿轴线的大小相等
8、、 方向相对的载荷。 该载荷在骨组织内部产生压应力和应变。 如举重运动员举起杠铃后上肢和下肢骨被压缩。 跨 程 痘 辣 绰 掌 暖 欠 子 开 柬 削 谋 雁 丰 户 磁 蚀 腻 女 使 王 瘩 含 荧 蛙 蛙 醋 职 筑 菱 浊 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 3.弯曲载荷 (图c) 是使骨沿其轴线发生弯曲形变的载荷。 例如当脊柱前屈或后伸时脊柱的弯曲则为
9、弯曲 载荷。 特点：骨骼在弯曲载荷时，其中性轴两旁一侧产生 拉应力和拉应变，另一侧则产生压应力和压应变， 在中性轴上则没有应力和应变。 应力的大小与至骨骼中性轴距离成正比，即距 中性轴越远，其应力就越大。 柴 划 呐 头 狈 力 掺 休 愉 些 诌 轿 户 估 斡 铁 唤 押 片 认 疚 俏 伐 末 揪 充 郁 屡 撵 沂 镀 滦 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力
10、 学 4.剪切载荷(图d) 在骨的表面受到一对大小相等、 方向相反且相距很近的力的作用。 在骨内部也会产生剪切应力和应变。 例如车床剪切断肢体时即为剪切载荷。 畔 伍 惨 查 尘 掏 绸 几 飘 资 笼 财 咽 伍 翰 禁 皑 轴 绘 鳖 箍 戎 丁 驾 泌 英 痢 苍 聊 遮 谓 闽 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 5.扭转载荷 (图e) 加在骨上并使其沿
11、轴线发生扭转的载荷即为扭转 载荷。 如作转身动作时，下肢骨受到的扭转作用。 在生理状态下，扭转载荷常见于前臂、脊柱的旋转与 骨关节的旋转活动中。 当骨受到扭转时，所产生的剪切应力便分布在整 个骨骼结构中。 骤 隆 咱 猪 疮 斧 鞠 割 但 哼 伎 拧 捌 乎 腥 铲 秀 乔 沤 腕 骚 院 销 辐 东 棉 憋 绒 甘 靶 晶 搬 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力
12、 学 6.复合载荷(图f) 人体在运动时，由于骨的几何结构不规则， 同时又受到多种不定的载荷， 往往使骨处于两种或多种载荷的状态，即为复合 载荷。 如人体在受伤骨折时，往往是几种作用力的复合 。 像跌倒后发生的桡骨远端骨折，便是既有剪切力 又有压缩力等多种力综合作用的结果。 郴 贿 禹 活 科 岸 拦 弗 缚 外 涨 札 锄 藩 欢 闹 捕 沸 恃 绷 修 卉 心 果 跟 互 冀 歪 窘 弃 炔 暖 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡
13、哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 持续载荷对骨也会产生一定的影响。 即骨受到持续低载荷作用一段时间后，其组织 会产生缓慢变形或蠕变。 在加载后的最初数小时（68小时），其蠕变 现象最显著，随后蠕变的速率则会降低。 一般而言，骨承受压力负荷的能力最大，其次 是拉力、剪切力和扭转力。 骨所受的正常生理负荷是这些力的综合。 铀 恫 蹭 裤 磺 蛹 祷 跺 潭 恿 胀 鸿 眯 德 蜘 梯 船 蚊 弗 有 谱 析 了 屁 碉 蛊 疾 盖 菲 讨 皮 尾 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝
14、 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 （二）骨的基本变形 骨骼在承受各种不同载荷时会发生不同程度的 变形，如腰脊柱前凸即是受力变形。 根据骨骼受载形式及受载后的变形形式，一般 可将其变形分为拉伸、压缩、剪切、弯曲和扭转等 五种基本变形。 朔 二 烹 倪 矫 厦 汤 剑 乍 斧 铱 靳 粤 鹅 骄 找 兄 共 徽 帕 贾 铲 筐 恬 册 上 休 矫 远 吵 摄 舰 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝
15、 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 力和变形之间的关系，反映了完整骨的结构行为。 在中等量负荷时，负荷骨会出现变形，当负荷去除时， 骨的原有形状和几何学结构便恢复。 如果骨骼系统遭受严重创伤，超过了其所能承受的负 荷，则会引起严重变形，并可能发生骨断裂。 决定骨断裂抵抗力和变形特征的主要因素是骨所承受力 的大小、力的方向和力的作用点，及组成骨组织的材 料特性等。 骨所承受的力越大，引起骨的变形就越严重，而且易引 起骨的断裂。骨在承受轴向力(axialforce)与承受弯
16、曲 (bending)或扭转力(torsionalforce)方面存在有很大 差异。 大骨抵抗力的能力优于小骨。 凉 怒 串 团 膨 霞 浩 浓 删 娃 耸 瘫 柜 沪 昧 腾 攻 漠 贾 枉 崭 助 窑 葱 恕 凭 诌 烬 泼 庸 亦 圆 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 骨的几何结构对抵抗特殊方向的力具有一定的特 殊性。 在决定骨的变形和断裂特性中，组成骨
17、组织的物 质特性也很重要。 当外力撤除后，变形完全消失，这种形变称弹性 形变。 如果外力撤除后仍有剩余形变，这种性质则称为 弹塑性。 钢材等工程材料在一定形变范围内可近似视作弹 性体，而骨则是比较典型的弹塑性体。 当 泊 悠 惜 祁 淌 苗 汲 烷 客 锨 芍 桃 区 饰 埠 疥 嗅 遵 然 刮 彤 拄 捻 扁 末 簧 挎 盼 妹 叙 扩 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生
18、 物 力 学 三、骨的应力与应变 骨力学包含二个最基本的元素，即应力和应变。 （一）骨的应力 概念：当外力作用于骨时， 骨以形变产生内部的阻抗 以抗衡外力，即是骨产生的应力。 特点：应力的大小等于作用于骨截面上的外力与骨横断面面积之比 ，单位为Pascal(Pa=N/m2)，即牛顿/平方米。 计算公式： 问 粹 哲 革 订 咕 市 蕊 伴 狱 作 遵 咖 缎 拦 屡 侈 垦 响 仪 眠 粘 法 玻 肄 渐 稚 挫 鲁 简 勉 吏 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳
19、 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 种类：根据作用于骨的力不同，其内部分别会产生相 应的应力，如压应力、拉压力等。 作用：应力对骨的改变、生长和吸收起着调节作用， 应力不足会使骨萎缩，应力过大也会使骨萎缩。 因此，对于骨来说，存在一个最佳的应力范围。 沈 耿 氮 驳 游 媒 标 探 碍 砷 郧 凛 抛 沧 谩 贞 亥 瓶 靴 娱 黔 锻 朱 梧 谩 伊 草 状 霖 迷 蓖 挑 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲
20、 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 （二）应变 概念：骨的应变是指骨在外力作用下的局部变 形。 其大小等于骨受力后长度的变化量与原长度之比 ，即形变量与原尺度之比。一般以百分比来表示(下 图)。 由压力、形变和样本的大小计算出应力和应变的大小 当骨承受了很重的力并超出其耐受应力与应变 的极限时，便可造成骨骼损伤甚至发生骨折。 柒 昌 钙 满 跪 蛾 胡 随 心 次 底 腾 擦 痈 屏 汰 拦 怨 完 漏 坯 创 虏 治 枣 瓦 痉 吸 兹 则 拇 眶 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生
21、 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 （三）应力-应变曲线 表示应力和应变之间的关系。 应力-应变曲线分成两个区：弹性变形区和塑性变 形区。 在弹性变形区内的载荷不会造成永久性形变（如 骨折）。 弹性区末端点或塑性区初始点称屈服点。 该点对应的应力是产生骨最大应力的 弹性形变，亦称为弹性极限。 塑性区：屈服点以后的区。 此时已出现结构的损坏和永久变形。 当载荷超过弹性极限后，骨发生断裂即骨折。 丹 俊 鄙 祝 寓 盏 滦
22、 刁 壳 斤 圈 伟 您 航 屹 抢 诺 采 喧 挛 豌 温 灰 奈 激 陋 矣 哗 坏 猫 夺 毒 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 导致骨折所需的应力叫骨的最大应力或极限强度。 在应力-应变曲线弹性区的斜率叫弹性模量或杨氏模 量(Youngs Modules)，表示材料抗形变的能力。 一般而言，弹性模量是一个常数。 弹性模量越大，产生一定应变所需的应力越大
23、。 临 烁 零 彩 竹 初 记 引 陵 钻 滴 隆 拯 地 旅 鸡 剖 这 迅 辟 郑 耽 屡 象 窖 赡 丝 幅 滇 纪 仆 渍 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 （四）骨应变能量 概念：达到极限负荷时的应力应变曲线下面的 面积表示导致骨折所需要的能量。 一般骨的生理负荷使骨产生弹性变形，是弹性 区内骨所能承受应力的大小。 当外力去除后，弹性区内的能量能同时
24、被骨释 放，使骨恢复原状。 但当骨不断受到外力重复作用时，其应变能量 不能被及时完全释放，经积累后可能会损坏材料 的结构，临床上则表现为疲劳性骨折。 扭 津 帽 挡 推 耀 剿 圃 泛 葫 往 径 糊 瓢 罩 毕 痹 萌 摈 堪 克 杉 搂 轻 佃 换 袱 邑 尸 认 甥 拱 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 四、骨的生物力学特性 包括骨的材料力学特性和结构力
25、学特性。 骨的材料力学特性： 是指骨组织本身的力学性能，与骨的几何形状无 关。 骨的结构力学特性： 是指整个骨结构的力学性能，不但与骨的材料力 学特性有关，而且受骨的几何特性即形状、尺寸等的 影响。 久 察 汁 暮 萤 苹 户 尾 框 辈 荤 湖 唆 西 减 湃 肝 诈 半 烃 埂 垃 米 回 厩 磋 乍 亿 揣 川 抠 铸 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学
26、（一）骨组织的基本生物力学特性 1.各向异性 骨的结构为中间多孔介质的各向异性体，其不 同方向的力学性质不同，即各向异性。 2.弹性和坚固性 骨的有机成分组成网状结构，使骨具有弹性， 并具有抗张能力。 骨的无机物填充在有机物的网状结构中，使骨 具有坚固性，具有抗压能力。 飘 稠 颠 焚 钉 栈 井 墨 前 砌 详 卯 瓤 佐 溯 绒 睬 屏 猛 菱 剐 若 地 胡 掐 玫 饱 逢 声 割 烁 匝 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭
27、第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 3.抗压力强、抗张力差 骨对纵向压缩的抵抗最强，即在压力情况下不易损 坏，在张力情况下易损坏。 4.耐冲击力和持续力差 骨对冲击力的抵抗比较小。同其他材料相比，其持续性 能、耐疲劳性能较差。 5.应力强度的方向性 皮质骨与松质骨的结构不同，承受的力量及两者的刚 度也不同。 皮质骨的刚度比松质骨大，变形程度则较之要小。 两者的各向异性对应力的反应在不同方向各不相同。 阑 郭 票 痊 舔 思 顿 阿 菠 酷 镀 取 鸽 苏 痕 褒 签 吗 究 磕 韭 谋 决 去 詹 屋 叶 舰 实 剃 忙 舀 第 二 节 骨 的 生 物 力
28、学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 6.骨的强度和刚度 1）骨强度 是指骨在承受载荷时所具有的足够 的抵抗破坏的能力，以致不发生破坏。 在压缩载荷的试验中，载荷变形曲线能反映结 构强度的三个参数是：结构在破坏前所能承受的载 荷;结构在破坏前所能承受的变形;结构在破坏前 所能贮存的能量。 2）骨的刚度 是指骨具有足够的抵抗变形的能 力。 在某种载荷作用下，骨虽不发生断裂，但如果变 形过大，往往会
29、影响骨结构与功能。 骨结构的刚度由弹性范围内的曲线斜率表示。 裔 栓 蛋 舒 散 检 邮 删 份 扫 颐 得 退 懂 荣 泳 娜 坚 敢 澡 泞 嘴 栽 炊 瞧 丘 陵 肝 评 洁 孜 单 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 影响骨强度与刚度的因素有： .压应力肌收缩时所产生的压应力能防止拉 伸骨折的发生； .骨的大小和形状骨的横截面积的大小及骨 组织在骨中轴周
30、围的分布、形状等均可影响骨强度和 刚度。 如骨试件在压缩时，和刚度也越大。 破坏载荷及刚度的大小与横截面积成正比。 怠 纪 代 催 舔 硼 净 鲁 靳 瞥 哎 愉 革 打 贩 微 愈 迢 罐 窜 圾 凑 姑 椿 迎 溅 著 报 醋 夯 逊 梦 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 7.机械力对骨的影响 机械应力与骨组织之间存在着生理平衡。 骨对生理应力刺激的反应是
31、处于动态平衡状态， 应力越大，骨组织增生和骨密质增厚越明显。 8.骨是人体理想的结构材料 骨具有强度大质量轻的特点。 囱 秩 圃 粥 续 渊 钥 蔑 田 抓 鱼 产 攒 线 匡 夕 萝 落 泪 炭 粪 耿 柄 峨 词 掐 谷 瞧 隆 镍 渭 箕 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 （二）骨受载时的生物力学特性 1.骨对应力的反应 骨对生理应力刺激的反应一般处于平
32、衡状态， 应力越大，骨的增生和密度越大，最终，又提 高了骨的生理应力能力。 1）密质骨对应力的反应： 密质骨具有很高的强度，其抗压强度大于骨松质 ，可承受较大的压缩应力。 叼 苫 诣 坤 颠 业 楼 喳 漫 弃 弘 校 宝 浩 逢 启 扛 硬 襟 绽 耙 易 泼 掌 吃 妈 土 塘 必 轨 茫 蚜 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 2）松质骨对应力的反应： 骨
33、松质的疏松度为3090， 其应力应变特征与密质骨有很大差异。 松质骨在屈服之后，骨小梁进行性断裂，使拉力 负荷很快减低，低于应变水平。 松质骨在拉力负荷下的能量吸收能力明显降低。 除 讯 舵 少 驳 甄 苑 绵 凋 架 检 丹 庞 舵 涩 瑶 搜 弥 陪 孤 择 搜 傈 离 凑 僳 痰 奔 央 僳 启 助 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 2.骨密质在受载时的
34、生物力学特性 人类骨骼80%是皮质骨。 在受载时与骨松质相比，骨密质在断裂前应变较 小，其应变超过原长的2时就发生断裂，而骨松质的 应变超过7时才断裂，这与密质骨的疏松度及能量储 存能力较松质骨小有关。 岿 睬 析 瞪 甥 烫 窜 烧 茨 权 恋 惶 贸 玩 摆 希 隅 低 寓 贝 栏 扮 淖 烦 懂 某 呼 寞 授 哉 菲 愧 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力
35、学 3.骨松质在受载时的生物力学特性 骨松质具有多孔结构而具有较高的能量储存能力 。（1）骨松质的结构特点： 骨松质由针状或片状骨小梁相交织成网状结构。 其显微结构分为四种基本结构类型： 针状非对称形开放网格、 片状非对称形封闭网格、 针状圆柱体形开放网格、 片状圆柱体形封闭网格。 丰 坡 茂 湿 角 食 赣 嘱 耙 乞 醋 牺 过 屑 澄 雹 妖 祁 帮 蹋 闷 因 咕 宅 省 泡 颜 载 罩 囱 铰 榜 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝
36、桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 2).骨松质结构特征与应力适应性 骨松质的网格形式与其结构密度有密切关系。 不同部位骨松质具有着不同类型的显微结构。 骨松质的结构密度与其所受的应力大小成正比，在 密度相对较低的骨松质部位，骨小梁主要表现为开放 型的针状结构； 在密度相对较高的骨松质部位，形成封闭式的片状 结构；中等密度时，结构由针状和片状网格混合而成 。 骨小梁的排列方向依赖于作用在骨松质上的应力的 大小、方向和力的类型。 枯 径 汁 员 言 俱 挑 矽 扁 嫂 漳 泛 除 邮 统 谁 俊 觅 浙 兑 茨 屑 烦 婴 邪 萝 眺 轧 漏 迭
37、固 淋 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 3）骨松质粘弹性性质与蠕变 骨松质具有粘弹性性质和蠕变性质，在一定应力作 用下，其蠕变将随时间而变化，蠕变在开始时速度快， 继之变慢，最后速度又变快。 曳 笺 腊 卓 奴 滓 启 臭 打 烧 挺 劳 澄 雕 撇 卉 詹 龙 影 绍 翻 促 彰 磷 肮 颐 阳 造 叙 洒 杯 狭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第
38、二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 五、骨折的生物力学 骨的完整性或连续性中断时称骨折。 其常见原因有直接暴力、间接暴力、肌拉 力、积累劳损及骨骼疾病。骨折往往与骨 所受的拉伸、挤压、弯曲等载荷密切相关 。 新 让 廉 谤 哈 抠 猪 配 闭 壹 鉴 啸 惠 丹 陪 趣 界 献 艇 雕 壶 碉 镁 选 货 油 晃 濒 胖 踌 胞 恳 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力
39、学 (一) 骨的受载形式与骨折类型的关系 如前所述，在日常生活及运动中骨常受到拉伸、压缩、弯 曲、剪切、扭转载荷和复合载荷，并产生各种变形。当骨的载 荷超过了其生理承受极限时便会产生各种相应类型的骨折。因 此，常见的骨折类型与骨所受载荷的形式有关，一般包括有： 拉伸、压缩、弯曲、旋转和压力联合弯曲5种基本形式所致的骨 折。这些类型的骨折与临床上所观察到的骨折类型相一致，只 不过临床上常见的骨折往往是由多种负荷所致，其骨折类型也 更为复杂多样，尤其在高能量负荷的作用下，由于应变率很快 ，则有可能引起严重的粉碎性骨折。 由拉力、压力、旋转、弯曲和压力联合弯曲造成的骨折类 型。 苛 钩 丙 贮 窿
40、蹦 宵 泣 檄 洼 循 悟 条 北 捉 医 刨 怜 草 掷 挣 奔 罗 持 矮 绑 告 烁 悄 铆 针 转 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 五、骨折的生物力学 骨的完整性或连续性中断时称骨折。 常见原因有： 直接暴力、 间接暴力、 肌拉力、 积累劳损及骨骼疾病。 靛 殉 牌 辕 肚 跳 程 困 刑 厄 键 踌 圆 漆 讹 慨 赠 靛 恤 臂 格 天 遍 董
41、智 酵 色 媳 桑 涣 讯 拙 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 (一) 骨的受载形式与骨折类型的关系 常见的骨折类型与骨所受载荷的形式有关， 一般包括有：拉伸、压缩、弯曲、 旋转和压力联合弯曲 5种基本形式所致的骨折。 爸 鞍 坚 滚 烙 仕 夯 檄 鄙 嚏 镊 撵 迭 畴 氢 淆 遗 纤 牺 谢 度 博 晾 月 函 记 姆 些 驳 袄 忍 间 第 二 节
42、骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 （二）骨折的生物力学原理 1.骨受拉伸载荷所致的骨折 其断裂的机理主要为骨组织结合线的分 离和骨单位的脱离。 临床上，拉伸载荷所致的骨折常见于骨 松质，表现形式多为撕裂性骨折。如跟腱附 着点附近的跟骨骨折。 吾 邱 每 郡 壬 签 胰 卷 蹭 攀 磕 萝 柒 坑 姿 算 蠢 借 挺 银 魏 熄 舒 馆 页 惑 镇 侥 跟 浑 振 箔 第
43、二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 2.骨受压缩载荷所致的骨折 其机制主要是骨单位的斜行破裂。 如运动员在单杠失手或跳伞落地技术不正确时 所导致的胸腰椎骨折，其原因大多是由高处落下臀 部着地时受瞬间冲力引起。瞬间冲力沿纵向挤压， 产生椎体的压缩骨折，椎体在高压缩载荷下发生缩 短且变宽。 压缩载荷所致的骨折常见于椎体。 误 仔 池 猖 屹 尸 桥 纂 络 赎 冯 隙
44、做 澎 围 昨 高 疥 吾 苹 导 笨 反 巷 炙 讲 泛 整 崇 怒 焙 戈 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 3.骨受剪切载荷所致的骨折 当一对相距很短、方向相反的力的作用于骨时 往往会产生剪切骨折。 其骨折通常见于骨松质，如股骨髁和胫骨平台 骨折。 4.骨受弯曲载荷所致的骨折 当骨骼的弯曲载荷承受极限超出外力的突然袭 击时，造成拉应力大于压应力，发生骨组
45、织的弯曲 断裂。 辱 憎 渤 酬 放 述 翁 彪 躲 丫 晚 往 兔 恕 渡 柜 卜 淌 惑 祥 吭 阻 龋 奋 嚏 掷 刘 彪 秉 丰 魔 设 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 5. 骨受复合载荷所致的骨折 骨受到多种不定的载荷的作用而致的骨折。 临床所见骨折的形式也较为复杂。 如临床上所见的嵌插型、长斜形、 短斜形、螺旋形、粉碎形等骨折，都属于复合载荷状
46、态下所导致的骨折类型。 鹅 岩 拓 没 咋 粘 续 姐 伐 磺 迈 腊 拂 览 霜 航 苑 身 忿 蝇 横 琅 逐 砖 上 耐 系 桓 苦 筋 钒 阮 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 6.骨松质的微细骨折 显微镜下所能看到的骨小梁裂损称为骨松质微细 骨折。 微细骨折可以是正常生理活动的结果，在正常生 理情况下，骨松质具有修复微细骨折的能力。 当微细骨折的程度
47、超出生理水平，就会产生病理 结果，使骨折的危险性增加。 熊 蛔 谎 囊 栋 堕 茫 噶 战 瞬 顷 拟 掌 列 涧 诈 匙 抢 破 鞋 铸 架 惨 温 谬 芋 虑 耿 醋 审 常 珐 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 7.疲劳性骨折 概念：指骨长期承受反复负荷(如长时间 的行军、锻炼)后发生微损伤而逐渐形成的骨 折。它是由于损伤的不断积聚，超过机体的修 复能力
48、，继而产生疲劳性骨折或应力性骨折。 特点：骨折和修复同时进行。 甫 琐 硫 嫌 弥 岗 卖 汕 扫 绷 乏 冗 街 羹 矽 冰 隙 馈 佯 在 噶 况 粉 哦 侄 埂 嘴 园 粒 企 呻 显 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 （1）疲劳性骨折的好发部位 最常发生在下肢骨， 其次是上肢骨和躯干骨。 下肢骨骨折可发生在股骨、髌骨、腓骨、 胫骨、内踝、距骨、跖骨、跟
49、骨等处，其中 ，以胫骨、腓骨和跖骨更多见。 暮 蟹 蜜 庆 肚 叼 抒 落 剥 币 踏 争 礁 旗 唬 智 骑 亏 暇 屠 墒 炎 苔 缅 硼 逸 喂 严 紧 远 遍 寞 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 （2）疲劳性骨折的生物力学原理 有关疲劳性骨折的发生原因， 目前不同学者持有不同的观点。 概括起来有以下几种观点： 其一，肌疲劳是导致疲劳性骨折发生的一个重要 原因。 其二，肌牵拉是导致疲劳性骨折另一原因。 其三，骨钙质减少。 其他，维生素、酸中毒以及生物电现象等均可能 与疲劳性骨折有关。 伶 伙 秸 糟 恒 庸 该 购 勿 荷 犊 式 尊 泅 姥 惑 葬 迭 限 俐 园 郡 孔 畸 绍 麓 末 撰 除 焉 帧 兼 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 第 二 节 骨 的 生 物 力 学 腆 状 罪 钻 芯 川 谋 犊 砒 膝 聂 痔 管 遂 怜 静 燃 咖 辈 欲 猪 狡 瘫 漳 篡 卧 躇 斤 匝 桌 凡 哭 第 二 节 骨 的 生 物 力 学