生物力学软力学教程.ppt

按力学性质分：;二、特性;应力、应变关系曲线; （五）粘弹性;三、研究方向（前沿）; 肌肉（骨骼肌）是人体运动系统重要的组成部分，是人体运动的动力来源。可以说肌肉在生物力学研究中是最具吸引力、最有挑战性的研究领域。肌肉的力学性质十分复杂，它跟组成肌肉各种成份的力学特性有关，迄今为止人们仍然在不断的研究和探索之中。 ;（一）特点：;（四）能量：;（六）主动张力：;被动张力：;主动张力是怎样产生的呢？;（七）结构：;机动 目录 上页 下页 返回 结束 ;机动 目录 上页 下页 返回 结束 ;;;机动 目录 上页 下页 返回 结束 ;3、细胞大小：;（八）功能：;豚鼠带状结肠肌（平滑肌）为试样观测其自发收缩的过程。;对带状结肠肌（平滑肌)进行应力松弛实验时，也会出现自发收缩的现象。;（九）力学性质：;神经脉冲、电脉冲或化学刺激下，肌肉收缩产生张力，每次激发可持续数十至数百毫秒。;2、近似：;（十）实验：;2、条件：;说明：;（一）基本结构：;1、肌纤维构成：;骨骼肌细胞;;机动 目录 上页 下页 返回 结束 ;心肌细胞的LM结构： 胞核1～2个， 位于心肌纤维中央；有闰盘； 也可见横纹;平滑肌细胞的LM结构： 胞核一个，位于中央；核周围有模糊的纵纹；无横纹（无明暗相间的条纹）;肌原纤维 肌膜 横小管，又称T小管 可将肌膜的兴奋迅速同步地传导至肌纤维内部 肌质网 是肌纤维内高度发达的滑面内质网， 形成纵小管，又称L小管；终池 ； 三联体功能： 浓缩、储存、释放Ca2+ ;机动 目录 上页 下页 返回 结束 ;群：;肌原纤维结构：;肌丝（肌原纤维）的分子结构; 粗肌丝：;肌球蛋白（肌浆球蛋白）结构; 肌动（纤)蛋白分子 细肌丝： 原肌球蛋白分子 ; 细肌丝：;肌原纤维;机动 目录 上页 下页 返回 结束 ;肌丝的分子组成;单个：;;（二）收缩机理：;肌纤维处于静息状态时—— 肌动蛋白单体上能与肌球蛋白头部相结合的位点被 遮盖，横桥无法与位点结合。 即肌球蛋白分子的头部贴近肌动蛋白纤 维上，但没有接触。 ;当肌纤维兴奋时—— 引起肌钙蛋白构型发生改变，牵拉原肌球蛋白移位，将肌动蛋 白上与横桥结合的位点暴露出来，引发横桥与肌动蛋白结合。 肌球蛋白的头部具有ATP酶活性。当头部与细肌丝的肌动蛋白接 触时，ATP酶被激活，分解ATP并释放能量，使横桥屈动，使肌 丝产生相对滑动。 即肌球蛋白分子的头部突起，横桥粘接于 肌动蛋白纤维上，产生张力，横桥使两肌 丝发生相对滑动，收缩做功。;机动 目录 上页 下页 返回 结束 ;注：;Hill方程：可描述骨骼肌的力学性质。;（一）试样：;（三）方程：;实验绘图;挛缩状态的蛙缝匠肌快速释放实验中测得的等张收缩时 T , v 数据与 Hill 方程相比较（引自 实验室）;Hill方程的理论推导：（T、V、T0的关系）;Hill方程也可以写成如下形式：;（四）方程的使用条件：;（一）模型的建立：;1、收缩元——;2、串联弹性元——;松弛态下 肌肉力学性质;（三）意义：;Hill 模型的发展状况;1、元素的取舍：;为了确定Hill三元素模型中各个元素的参数，做了大量实验，实验结果表明：;2、引用活化因子：;* 未受刺激时心肌力学性质;* 平滑肌的被动张力和主动张力;2. 被动张力对主动张力的依赖关系; 对于平滑肌，要设法消除其自发活性，研究其松弛态下的被动张力。 采用三种方法： 1.温度降到-20度以下。 2.消除自由钙。 3.加肾上腺素。;五、长度—张力的关系;当肌节处于松弛状态， 静息长度肌节长度 2.0—2.25微米时， 肌丝间充分重叠， 横桥数量最多， 能产生最大的张力。;肌节长度3.5微米时， 肌丝间几乎没有重叠， 所以不能产生主动张力。;肌节长度1.65—2.0 微米时，肌丝重叠 干扰了横桥的形成 张力开始慢慢下降。;肌节长度小于1.65微 米时，粗肌丝滑到了 Z线，横桥数目减少， 张力大幅度降低。;张力;六、负荷-速度关系 肌肉向心缩短或离心收缩延长的速度与恒定的负荷之间存在一定的关系。;肌肉向心收缩时缩短的速度与所受外界负荷成反比关系。;当外界负荷为零时，肌肉缩短的速度最快：随着负荷逐渐增加，肌肉缩短的越来越慢； 当负荷与肌肉产生的最大张力相等时，肌肉缩短的速度为零，肌肉做等长收缩； 如果负荷继续增加，肌肉做