骨科生物力学概述.ppt

骨的力学性质及各种因素的影响 1.性别、年龄的影响 2.骨的各向异性及解剖部位的差异 3.骨干湿度的影响 4.加载速率的影响 加载速率----单位时间内载荷的增长量。 应变速率----单位时间内应变的改变量。 σ ε 5.应力集中的影响 钻空 钻空并拧上螺钉 8周 能量比 50 25 100 二.剪切力学特性 三.扭转力学特性 四.弯曲力学特性 设计实验：骨的力学性质及各种因素的影响 1.骨的各向异性及解剖部位的差异 2.性别、年龄的影响 3.骨的脆性与年龄的关系 延伸率 年龄 15-19 50-59 20-29 30-39 40-49 60-69 70-79 80-89 作业：设计实验 1.说明骨的力学性质是各向异性的 2. 药物对骨质疏松症的治疗作用 3. 推荐两套康复计划，试评价其效果 取材： 分组： 方法：测量哪些物理量、怎么测量 实验结果的表达： 实验目的： 骨的力学性质及各种因素的影响 压 缩 拉 伸 顺 剪 横 剪 σ 1.骨骼为各向异性材料，载荷方向不同其力学性质不同；局部解剖部位不同其力学性质也存在差异。 2.成熟的密质骨压缩强度最大，拉伸次之；松质骨强度远小于密质骨。 3.应力集中使骨骼强度降低。 4.加载速度增加，骨的强度、刚度也增加，且吸收更多能量。 一. 应力状态 第五节 不同载荷下的骨折类型 τ τ τ τ σ σ σ σ σ τ τ 受力杆件内一点的所有截面上应力的集合，称该点的应力状态。 剪应力互等定理： 二. 轴向拉压时，斜面应力及骨折类型 P P α P α N σ τ 横断型 斜型 锯齿型 压缩 脆性 塑性 三. 剪切骨折 四. 扭转时斜面应力及螺旋骨折 α τ τ τ τ n τ α x τ τ τ α σ α 横剪 纵剪 螺旋型 五.弯曲骨折 α τ τ τ τ σ σ 第六节 骨的粘弹性 粘弹性---具有弹性、粘性的性质，包括蠕变、松弛、 滞后环。 t t t σ ε ε 弹性 粘弹性 t t t 弹性 粘弹性 ε σ σ ε σ ε σ 蠕变 松弛 滞后环 粘弹性模型 具有蠕变、松弛现象 加载速率 弹簧1、2同时作用 E X 加载速率 弹簧1作用 E X 1 2 生物力学 第一章 概论 第一节 生物力学概貌 一.生物力学概念及学习的重要性 力学---研究力及物体机械运动与其应用的科学. 生物学---研究生命结构、功能、发生、发展规律的科学. 生物力学---力学、生物学、医学结合的一门边缘学科，是力学原理在生物学中的应用，以此来研究生物与力学有关的问题. 人的整体 各个器官 生命的过程 运动生物力学 工程生物力学 医学生物力学 流体生物力学 固体生物力学 重视： 1.力学是其他科学的基础 2.生物力学是力学发展的动力 3.生物力学将自然界的启示应用于工程技术----仿生学 空气动力学 飞机 生物力学 生理学、诊断学、外科学、修复学 鸟、响尾蛇、蝙蝠、海豚、鸭子、锯草 …… 二.生物力学的发展渊源 * 英国 Willian Harvey 1615年 血液循环 1小时心输出量： * Galileo 1638年 * Boreli 1680年 《论动物的运动》 生物力学史上第一部专著 * Poiseuille 水银压强计 * 德国 Von Helmboltz 眼底镜，神经传播速度30m/s Galileo 发现加载与骨形态的关系 1834 Bell 骨可以使尽可能少的材料承担载荷 Ward 增加压缩载荷，可增加骨形成 Ludwig 重力、肌力对维持骨质量的必要性 1867 瑞士学者 骨的结构形态于承载大小、方向有关 Wollf 《骨转化定律》 在骨力学研究方面： 1967 第一届国际生物力学讨论会 1978 我国将生物力学纳入力学发展规划 第二节 骨力学及其研究中的几个问题 1.骨结构研究 3.骨的应力适应性 2.应力-应变研究 4.骨折治疗研究 5.脊柱生物力学 6.关节生物力学 7.骨骼肌力学 8.颅脑损伤力学 第三节 骨伤生物力学在我国的发展 骨伤生物力学---根据人体构件的解剖特征和力学性质，用力学原理和方法研究骨折、脱位、矫形、移植及各种急慢性软组织损伤等病因、病理、治疗及愈合机理的科学。 骨伤生物力学研究内容 骨的力学性质 肌肉、肌腱、韧带、腱鞘、滑囊力学性质 寻找环境效应对生物组织的影响 骨折的病因、病理、治疗 骨矫形、延长、移植的手术疗法 骨重建的反馈机理及骨生长的