《运动生物力学》骨的生物力学.pptx

骨的生物力学;教学目标

1、掌握骨的力学性能及骨的生物力学特征、骨折固定生物力学。

2、熟悉了解骨的组成及结构、骨的适应性改变。;第一节、骨的组成与结构;

1.骨的形状

根据骨的外部形状，一般将其分为

长骨、

短骨、

扁骨、

不规则骨四种。

;2、骨结构包括

骨膜

骨质

骨髓

关节面软骨

血管及神经等。;1）骨外膜：

富有血管、神经及淋巴管，对骨的营养、新生及感觉有重要意义。

当发生骨的损伤如骨折时，可重新分化为成骨细胞，形成骨痂，愈合折端。因此，被剥离骨外膜后，骨易于坏死，且不易修复。;2）骨内膜：

骨内膜尚具有终生的生骨潜能。

骨内膜上分布有躯体传人纤维，对张力或撕扯的刺激极为敏感.

;（2）骨质

骨的主体成分，分为骨密质与骨松质。

骨密质:

外环骨板层、骨单位及环骨板层。;

骨小梁按压力及张力的方向排列，负责力学上的支撑机能。

由于骨松质结构疏松，常分布于长骨骨骺内部及其他骨的内部。;（3）骨髓

分红骨髓与黄骨髓。

应急状态下黄骨髓可转化为红骨髓而再次具有造血功能，如恶性贫血或外伤大出血时。

;（4）关节面软骨

由透明软骨组成，覆盖在骨关节面上。薄而光滑且具有弹性。在功能上主要起减少摩擦、缓冲震动的作用。;（1）滋养动脉：

在髓腔内每一支滋养血管分为升支和降支，并且进一步分支成更细小的动脉，然后直接进入骨内膜，为骨干区长骨的主要动脉，供应长骨全部血量的50%～70%提供血液。;（2）骨端、骨骺和干骺端血管：

是长骨的第二套供血系统，

当生长板闭合后，这些血管就与髓动脉及骺动脉相互吻合。;（3）骨膜血管：

骨膜是长骨的第三套血供系统。

在骨膜表面，纤维层和肌肉血管广泛吻合形成血管丛或骨膜血管网。

骨膜血管网再发出血管分支进入骨，供应有肌肉附着的密质骨的外层。;2.骨的淋巴管

骨膜具有丰富的淋巴管。

3.骨的神经

长骨的关节端、较大的扁骨、椎骨及骨膜是骨的神经分布最丰富的部位。

骨的神经纤维分二类：

一类是骨内脏传出神经纤维，大多分布于血管壁及骨髓。

另一类是躯体传入神经纤维，主要分布于骨膜及关节软骨的深面。;

3.骨的代谢

是通过成骨细胞和破骨细胞参与的骨形成与骨吸收来实现的，其代谢活动是一个动态平衡过程。

人的生长期，骨形成大于骨吸收，骨量呈线性增长，表现为骨皮质增厚，骨松质更密集，这一过程称为骨构建或称骨塑形。

在成人期，骨生长停止，但骨的形成和吸收仍在继续，处于一种平衡状态，称为骨重建（remodling）。

;4、骨的功能

1.力学功能

（1）支撑功能

（2）杠杆功能

（3）保护功能

2.生理学功能

（1）钙、磷贮存机能与物质代谢功能

（2）造血机能和免疫功能

;第二节、骨的力学特性;（一）、骨的应力与应变

骨的力学包含二个最基本的元素，即应力和应变。

1.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：;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。;2.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。

应变有两种基本形式：法向应变（线应变）和剪应变（角应变）。

;3.应力-应变曲线：表示应力和应变之间的关系。;在应力-应变曲线弹性区的斜率叫弹性模量或杨氏模(Young‘sModules)，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。;骨骼不是单纯的弹性材料：弹性部分不是直线，可发生一些屈服变形;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衡状态，应力越大，骨的增生和密度越大。最终，又提