骨科学总论分析和总结.docx

骨科学总论

— 、 骨 骼 力 学 的 几 个 基 本 概念……………………

二 、 关 节 软 骨 生 物 力学……………

三 、 关 节 力学………………

………

关 节 内 的 应 力 分布………………

…

关 节 的 稳 定性………………

………

关 节 的 力 和 力矩………………

……

四 、 骨 折 力学………………

………

五 、 内 固 定 的 生 物 力学……………

第二章 骨和骨组织的生物力学

一、骨骼力学的几个基本慨念

生物力学(biomechanics)是研究人体活动的力和运动的一门科学，涉及工程学、医学、仿生学、体育等多种学科，在骨科领域中，应用生物力学的概念和原理解释人体正常和异常的解剖与生理现象，有助于骨科医生更好地理解和治疗肌肉骨骼系统的疾病。因此，骨骼力学已成为现代骨科医生必须具备的科学基础。

(一)基本概念

人体运动器官的功能包括支撑与运动两个方面。人体骨骼是身体的坚强支柱，分为躯干骨、四肢骨和颅骨三大部分。成人的骨共有206块，就像一

台机器共有206个构件，每个构件在人的日常生活、劳动和运动中都承受着足够的承载能力，它由三方面来衡量。1．要求骨骼有足够的强度——抵抗破坏骨折的能力，如四肢骨在剧烈运动和强劳动时不应该发生骨折。2．要求骨骼有刚度——抵抗变形的能力，如脊柱在弯曲时不应该发生损伤或是侧凸。3．要求骨骼有足够的稳定性——保持平衡的能力，如长骨在压力作用下

有被压弯的可能性，但在日常生活中始终保持原有直线平衡形状不变。

(二)外力与内力

所谓力就是一个物体对另一个物体的作用，它可分为外力和内力。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，如人体在长跑时受到的外力为体重、迎面风力及地面反作用力等。当外力使物体发生变形时，物体内部分子之间伴随着一种抵抗力即为内力，例如，我们用手拉弹簧，就一定感到弹簧也在拉我们的手，拉力愈大，抵抗拉力也愈大。因此，外力越大，内力也越大。

(三)应力与应变

任何物体只要在外力作用下，就一定要发生变形，同时又在物体内部引起内力，内力是随着

外力的加大而增大，它总是与外力维持平衡，从而才能使物体不发生破坏。

任何物体在受力时都会引起物体的变形，变形点称为应变，内力强度点称为应力。应力即为单位面积上的内力。写成公式为：

内力

外力

应力=

截面面积

或

应力=

截面面积

即ρ

δ= [单位常用mPa(mN/m2)]

?

应力是指局部力的强度，是单位面积上的力。应变是局部的变形，是形变量与原尺度之比。如果某骨承受了很重的力，超出了其耐受应力与应变的极限，即可造成骨骼损伤甚至发生骨折。

(四)五种基本变形

骨骼在受到外力作用时都有不同程度的变形，一般骨骼受力时的变形形式分为拉伸、压缩、剪切、弯曲和扭转等五种基本变形(图1—2—1)。例如：运动员在进行吊环运动时上肢骨就受到拉伸作用；举重运动员挺举时四肢均受到压缩作用；弯腰时脊柱受到弯曲作用；体操运动员做转身动作时下肢骨受到扭转作用；车床剪切断肢体即为剪切作用等。但人体在受伤骨折时，往往是几种作用力的复合。例如，跌倒后桡骨远端骨折，既有剪切力又有压缩力等。

(五)骨组织的力学特性l．各向异性：由于骨的结构为中间多孔介质的夹层结构材料，。因而这种材料是各向异性体(不同方向的力学性质不同)。

拉伸 压缩 弯曲 剪切 扭转图1—2—1 骨的五种基本变形

2．弹性和坚固性：骨组织大约有25％～30％是水，其余70％～75％是无机物和有机物，其中无机物(磷酸钙与碳酸钙)占60％～70％，有机物(骨胶原)占20％～40％。骨的有机成分组成网状结构，使骨具有弹性，骨的无机物填充在有机物的网状结构中，使骨具有坚固性，能承受各种形式的应力。研究表明，无机物使骨具有抗压能力，而有机物使骨具有抗张能力。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