第三章 第一节 骨的生物力学特性

骨的生物力学01骨对外力作用的反应02骨结构的生物力学特征03运动对骨力学性能的影响04骨的运动损伤及防治目录| Contents3骨的生物力学人体运动的“硬件”是以骨骼为杠杆关节为枢纽，肌肉收缩为动力的运动系统运动系统受神经中枢“软件”的控制通过内力和外力的相互作用完成目标动作和适应外界环境变化4骨对外力作用的反应拉伸压缩弯曲剪切扭转复合载荷根据外力外力作用的不同，人体骨骼的受力可分为以下几种形式5应力作用于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、拉压力等应力对骨的改变、生长和吸收起着调节作用对于骨来说，存在一个最佳的应力范围6应变初始长度L 0力F形变应变=形变初始长度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的7应变-应变曲线8骨结构的生物力学特征特征一即其力学性能对成分和结构的具有较强的依赖性特征二壳形(管形）结构（以长骨为例）特征三均匀强度分布下肢骨应力分布曲线，与骨小梁的排列十分相近9骨结构的生物力学特征10运动对骨的力学性能的影响•适宜应力对骨的力学性能的良好影响•1、体育锻炼对骨的力学性能的良好影响•2、不同运动项目对骨的力学性能的影响•3、适宜应力原则骨折的断裂形式及载荷方式骨折受拉伸载荷所致骨折受压缩载荷所致骨折受弯曲载荷所致骨折受剪切载荷所致实际情况下的骨折绝大部分是由复合载荷引起的13骨折治疗的生物力学原理充分利用生理功能状态下的力学状态去控制骨重建在治疗的过程中应遵循一条生物力学原则而不要干扰或尽量减少干扰骨应承受的力学状态常见运动性骨损伤生物力学分析剧烈运动存储能量的能力的丧失步态改变载荷失常改变应力分布加强压力复合斜行裂缝斜行骨折骨骼分离横行裂缝加强张力横行骨折疲劳骨折谢谢欣赏。

第三章骨和肌肉的力学特性一、基本概念刚度强度屈服点三元件模型元静息长度肌肉松弛二、判断题1. 材料在应力作用下都会产生弹性形变和塑性形变()2. 推铅球最后用力时，手臂的推的动作中肱二头肌做退让性收缩()3. 人体骨骼承受剪切应力的能力最差()4. 被拉长的肌肉，其张力有随时间的延长而下降的的特点()5. 人体运动的速度越大，在空气或水中所受的阻力也就越大()6. 体操中的直体空翻动作比团身空翻难的原因是直体时人体转动惯最大()7. 跨栏时身体下压手臂前伸的目的是为了降低人体的重心()三、选择题1. 材料的强度是指材料抗破坏的能力，材料的刚度是指材料变形的能力。

人体的骨骼强度受种族、性别和的影响。

a) 年龄b) 运动项目c) 骨重量d) 骨长短2. 机械应力与骨组织之间存在一种生理平衡，在平衡状态，骨组织的成骨细胞和破骨细胞的活性是相同的。

下面的描述正确的是。

a) 机械应力增加破骨细胞活跃b) 机械应力增加成骨细胞活跃c) 机械应力减小破骨的承载面减小d) 机械应力减小成骨细胞活跃3. 肌肉是蛋白质组成的活机器，其功能是把化学能转变为机械能。

我们用三元件力学模型来讨论人体肌肉活动规律。

在三元件中，主动收缩部分为。

a) 收缩元b) 串联弹性元c) 并联弹性元d) 弹性元4. 在肌肉的收缩过程中，在相同刺激下，肌肉收缩力有随肌肉长度变化的特征。

当出现最大收缩力时的长度称为肌肉的静息长度。

肌肉静息长度约为平衡常的倍。

a) 1b) 1.25c) 1.5d) 1.755. Hill方程说明了肌肉收缩时肌肉张力与收缩速度的关系,即。

a) 肌肉张力大收缩速度快b) 肌肉张力大收缩速度慢c) 肌肉张力小收缩速度慢d) 肌肉张力与收缩速成正比例关系6. 肌肉功率反映了肌肉的收缩效率。

一般女子比男子的收缩功率小，其原因是。

a) 女子的肌纤维数量男子的少b) 女子的肌力男子的小c) 女子的肌纤维收缩速度量男子的慢d) 女子的肌纤维收缩速度量男子的快7. 鞭打动作是最常见的人体运动动作，从运动生物力学的角度上讲是人体环节依次加速、制动，使人体远端环节获得极大的线速度的人体环节运动。

骨伤科生物力学骨伤科生物力学是研究人体骨骼系统在运动中的力学特性和力学变化规律的学科。

它结合了生物学和力学的原理，通过研究骨骼系统的力学行为，可以帮助医生更好地理解和治疗骨伤疾病。

一、骨骼系统的力学特性骨骼系统是人体的支撑结构，能够承受来自外部的力和负载。

骨骼系统的力学特性包括骨骼的刚度、强度和韧性。

1. 刚度：骨骼的刚度是指骨骼对外部力的抵抗能力。

刚度越大，骨骼对外力的变形程度越小。

骨骼的刚度主要由骨组织的弹性模量决定，不同骨骼部位的刚度也不同。

2. 强度：骨骼的强度是指骨骼能够承受的最大力。

强度与骨骼的结构和组织密切相关，骨骼中的骨小梁和骨小片是承受压力和拉力的主要部位，它们的数量和分布对骨骼的强度起着重要作用。

3. 韧性：骨骼的韧性是指骨骼对外部冲击或震动的抵抗能力。

韧性主要由骨骼的韧带和骨骼间负责缓冲和吸收冲击力的软骨组织共同作用。

二、生物力学在骨伤科中的应用生物力学研究的目标是通过分析骨骼系统的力学行为，为骨伤科的临床实践提供理论依据和技术支持。

1. 骨折修复：生物力学可以帮助医生了解骨折过程中骨骼的应力和应变变化，通过设计适当的外固定装置或内固定器材来促进骨折的愈合。

此外，生物力学还可以评估不同修复方法的效果，并优化治疗方案。

2. 关节置换：生物力学可以评估关节置换术的效果和潜在的机械问题，为手术方案的选择和术后康复提供指导。

通过模拟和分析关节的力学行为，可以预测人工关节的寿命和功能，进一步优化关节置换手术的效果。

3. 运动损伤预防：生物力学可以分析运动时骨骼系统的负荷分布和运动方式，帮助预防运动损伤的发生。

通过评估运动员的运动技术和姿势，可以提出相应的建议和指导，减少运动伤害的风险。

4. 功能评估和康复训练：生物力学可以通过运动分析和力学测量来评估患者的骨骼功能，并设计个性化的康复训练方案。

通过监测康复过程中的力学变化，可以及时调整康复计划，提高康复效果。

三、发展趋势和挑战随着科技的进步和研究的深入，骨伤科生物力学面临着新的机遇和挑战。