骨生物力学PPT课件.pptx

骨生物力学天津武清区中医院骨伤科1专业医学材料2024.8

第一节：生物力学概念人体活动对骨骼的三种力1作用于骨的外力2肌肉收缩和韧带的张力对骨骼的内力3骨的内反应力（负荷）2专业医学材料

力—负荷作用于骨骼可使骨发生形变微观—显微骨折—青枝骨折—骨折骨折因素：1.力的大小方向面积和几何学。2.骨的材料特性。3专业医学材料

1.应力和应变应力：骨骼某点内力的强度，单位面积所受的力应变：骨骼受力时，其内部任何一点发生变形，称为该点的应变。4专业医学材料

两种应力：正常应力：垂直于所给平面的单位面积的力（使立方体前面变薄变长）剪式应力：平行于所给平面的单位面积的力（使立方体变为平行六面体）5专业医学材料

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2.拉力和压力骨骼系统的特点几何学复杂：管状骨、不规则骨、扁骨等力的类型复杂应力和应变复杂7专业医学材料

屈服(失控)：应力达到某一点时，提示骨小梁断裂开始（屈服用Y点），且持续时间较长，骨小梁断裂逐渐增多（极限用U点）。材料的硬度：弹性模量（应力比应变）拉力和压力作用于棒产生45°剪应力。8专业医学材料

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3.弯曲（长管状骨）1.纯弯曲：凹侧-压应变（力），凸侧-张应变（力），中位轴-应变（力）为0.压力点(横切面)不会产生剪式应力2.三点弯曲：骨骼受力较常见.两端支撑，对侧受力。（受力点：弯矩）应力点(横切面)会产生剪式应力10专业医学材料

4.弯曲联合轴向负荷

长管状骨受两方向外力压力负荷弯曲负荷—侧张应力侧压应力压力+弯曲=联合负荷（常见）11专业医学材料

5.扭转长管状骨不规则骨扭转剪性应变横向及纵向剪性应变联合剪性应力骨折方向：斜形或螺旋形12专业医学材料

第二节：骨的生物力学骨组织材料特性硬组织应力--应变关系骨折—取决于其材料特性骨成分：基质胶原—骨小梁结构：皮质骨（骨干）（骨孔5%-30%），松质骨（骨端）（骨孔30%-90%）13专业医学材料

1.骨皮质骨皮质其材料特性取决于骨组织负荷或变形率。骨皮质快速受力较缓慢受力吸收的能量大。骨组织应力-应变特征：骨皮质纵向骨小梁排列比横向强度大，硬度也较强。（长骨长轴比横轴更对抗应力）14专业医学材料

应变率表示骨受力过程中变形迅速的程度（单位/S）如正常骨低于0.01/S骨折瞬间超过10.0/S15专业医学材料

2.拉力、压力和剪力骨皮质的拉力、压力和剪力与工程材料相似，骨皮质有一定范围的弹性变形能力骨组织材料极限强度取决于负荷类型和承受负荷的方向。负荷作用下拉力及压力超过弹性变形范围发生骨折16专业医学材料

不同载荷造成的骨折类型

拉力压力旋转弯曲压力17专业医学材料

成人股骨骨皮质极限程度负荷类型极限程度（MPa）纵向拉力133压力193剪力（纵向扭转）68横向拉力51压力13318专业医学材料

3.骨松质骨松质：多孔硬度较皮质骨差屈服：当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到一定程度，塑性应变急剧增加，这种现象称为屈服。19专业医学材料

屈服：提示骨小梁断裂开始，且持续时间较长。骨小梁断裂逐渐增多。骨皮质和骨松质标本负荷应变水平在0.036和0.5时有能量吸收现象，骨松质能量吸收超过骨皮质。20专业医学材料

第二节骨折与固定生物力学

骨折与固定的生物力学21专业医学材料

1.骨折力学原理骨某一区域应力超过极限强度，发生骨折。骨结构(弯曲)本身：减低弯应力骨空心结构：比实心结构承受弯曲及旋转