关节软骨的生物力学特性PPT课件
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关节生物力学01关节的生物力学特征02关节软骨的力学特征03运对关节性能的影响04脊柱运动节段的力学特征目录| Contents3关节生物力学踝关节膝关节髋关节4关节的生物力学特征(一)关节的润滑机制1、关节的摩擦系数摩擦系数测定条件膝关节①0.014~0.024固定身体膝关节②0.006~0,010固定小腿右手中指关节①0.0055无肌肉被动张力右手中指关节②0.0104正常关节综合0.003~0.024关节炎0.01~0.09关节软骨的主要功能减小关节活动时的阻力(润滑关节)减小关节面负载时压强减轻震动(缓冲)(适应关节面)一、渗透性三、时间—形变关系形变与外力作用速度有关四、关节润滑机制①界面润滑②压渗润滑二、粘弹性①应力松弛②蠕变和滞后7关节结构的力学特性1. 关节静力学单腿站立时髋关节静力分析•采用环节静力分析法•对同一个关节来说,不同的环节位置、负重的大小会有不同的关节反作用力和关节肌力矩8关节结构的力学特性2.关节运动学•一是关节的运动幅度(角度),二是达到这个运动幅度的方式(随意和强迫运动范围)。
•从生物力学运动分析的角度,有两点还需要注意:•(1)动作的顺序•(2)关节瞬时中心的位置思考:膝关节曲屈时瞬时中心的位置如何确定?3.关节动力学•一是组成关节的各部分在外力作用下的运动特性,如关节软骨、关节液及其润滑机制等。
•二是作为一个结构整体的关节动力学11关节结构的力学特性•步行时股骨头的关节反作用力足跟着地足趾离地足跟着地力站立相摆动相12运动对关节性能的影响适宜的体育锻炼对提高关节负载能力和减小摩擦阻力的影响关节半月板(关节内软骨)撕裂就是典型的突然受到压缩-扭转复合载荷的结果13运动对关节性能的影响姿态负荷N(Kg )仰卧490(50)站立980(100)直坐(背部无依托)1373(140)步行1128(115)扭转1177(120)侧弯1225(125)(二)常见关节损伤和防治的生物力学机制(以腰脊劳损为例)不同姿态下第三腰椎椎间盘所承受的载荷14•脊柱的功能单位是运动节段•椎体是椎骨受力的主体•体截面随着上部躯干的重量逐步增加由上向下越来越大脊柱运动节段的力学特征谢谢欣赏。
第二节关节生物力学与损伤水平面Z :将躯体分成上、下两部分额状面X :将躯体分成前、后两部分矢状面Y :将躯体分成左、右两部分第二节关节生物力学与损伤关节:骨与骨连接成“链”结构的枢纽,为骨的杠杆作用实施提供支点,是实现多环节联动完成人体复杂运动的结构基础。
关节功能:运动:保证人体的运动连接:传递力(1)屈伸运动:运动环节绕额状轴在矢状面内做的运动。
一般来说,向前运动为屈,向后运动为伸。
但膝关节及其以下关节则相反。
(2)外展与内收运动:运动环节绕矢状轴在额状面做的运动。
运动环节末端远离正中面为外展,向身体正中面靠近为内收。
关节的运动形式关节的运动形式(3)旋转运动:运动环节绕本身的垂直轴在水平面内做的运动。
由前向内旋转为内旋(或旋前),由前向外旋转为外旋(或旋后)。
(4)环转(展)运动:运动环节以近侧端为支点,绕额状轴、矢状轴以及它们之间的中间轴做连续的圆周运动。
此运动可描绘成一个圆锥体图形的运动,故又称圆锥运动。
如上肢在肩关节处做向前或向后的绕环运动。
一、关节结构生物力学主要决定因素Ø关节的关节面的构造形式Ø韧带(多而强)Ø关节周围的肌肉(强大)Ø关节的关节面的大小Ø关节囊(薄而松弛)Ø关节周围的肌肉(伸展性和弹性好)护运动Ø关节面:关节软骨(透明软骨构成,使关节面光滑,减少关节面的磨擦、缓冲震动与冲击)Ø关节囊:Ø关节腔:呈负压状态u 内层:滑膜层、纤维层与骨膜相续u 外层:纤维层(含有丰富的血管和神经)富含血管网,分泌滑液(提供液态环境),减少磨擦,是关节软骨、关节内软骨等新陈代谢的重要介质。
u 维持关节的稳固Ø关节韧带:结缔组织,连接两骨、增加关节稳定性,限制关节活动范围;Ø关节盘:关节盂、半月板,增加弹性,减少骨面的冲击和振荡;Ø关节唇:纤维软骨环,加深关节窝的作用。