运用生物力学浅析胫骨应力性骨折与暴力性骨折

运用生物力学浅析胫骨应力性骨折与暴力性骨折机理作者：张学军来源：《学周刊·下旬刊》2015年第05期摘要：胫骨骨折是常见现象，多发生在儿童和青壮年身上，多为直接暴力所致，应用材料力学的观点，结合胫骨的结构特点和承受负荷的应力，对胫骨骨折予以力学分析。

表明“压缩弯曲负荷”和剪力“突变”是导致胫骨应力性骨折和暴力性骨折的主要原因，为预防胫骨骨折提供了理论依据。

关键词：暴力性骨折应力性骨折材料力学预防措施运动性骨折在专业运动员训练及比赛中较为常见，是运动员损伤中较为严重的急性骨折，其危害性较大，影响训练和健康。

下肢胫骨骨折是体育教学、训练和比赛中较为常见的一种运动损伤，这种损伤较多发生在以跑跳、足球及冰雪运动为主的运动项目。

本文结合有关文献，从生物力学角度对下肢胫骨骨折机理予以初步分析，为预防提供理论依据。

一、骨折形式——应力性骨折与暴力性骨折（一）应力性骨折应力性骨折又称疲劳性骨折，是运动中比较常见的一种运动损伤。

这种损伤的特点是运动训练中的疲劳与过度疲劳未得到恢复而产生的，多见于从事中长跑的运动员，其次为短跑、跳跃、球类等项目的集训阶段，初期无明显的症状和体征，仅感觉到局部轻痛（称为骨膜炎），以后逐渐加重，影响功能，若不及时治疗，可发生骨折移位，出现畸形改变。

（二）暴力性骨折暴力性骨折可分为直接暴力和间接暴力两种。

直接暴力是直接打击碰撞，可造成小腿胫骨的横型、粉碎性或多段骨折，多发于足球中的铲球、蹬踏动作中。

间接暴力常见于生活和运动中，造成螺旋型、长斜性骨折，骨骼的扭转负荷，就属于间接暴力。

二、材料力学基础及骨的力学特性力是人体产生的动力源泉，是构成人体应力性骨折和暴力性骨折的最基本因素。

（一）应力、应变的概念及相关知识应力是指物体在外力作用下，其内部产生一种抵抗这种外力的力，这种力引起材料内部结构的改变，实际上是一种由外力引起的内力，在数值上是单位截面上内力的大小。

当物体要承受压缩负荷时其内部产生的应力为“压应力”；受拉伸负荷为“拉应力”。

・１１０・其数值越大，说明系统固定越牢固。

指定负载（ａｓｓｉｇｎｅｄｌｏａｄｉｎｇ）是研究者通过给予相同的负载，来达到测量相同受力下系统的承载能力。

指定负载的具体数值，一般参考以往经验或实验结果加以确定［１“。

最大失效载荷（ｍａｘｉｍｕｍｌｏａｄｔｏｆａｉｌｕｒｅ），也称作最终失效载荷（ｕｌｔｉｍａｔｅｆａｉｌｕｒｅｌｏａｄ）［７］，是指系统固定失败前所能承受的最大负载。

它反映了系统对负载的最大承受量ｌｉｓ．１６３。

这是测量系统生物力学的一个重要指标。

但对于系统失效的界定，文献报道各有不同，Ｍｕｅｌｌｅｒ等提出为胫骨平台轴向塌陷超过１ｃ耐５｜，而～ｉ等［６］认为在指定负载下，轴向塌陷超过３ｒｎｌＴｌ即被认定为系统失效。

然而，多数学者在研究中以３ｍｍ作为判断系统是否失效的标准。

４临床意义４．１内固定与外固定在胫骨平台骨折的治疗中，外固定和内固定以一种对立而又统一的方式存在，且各有优缺点。

外固定往往作为一种临时固定，对于难以在短期内行内固定手术，又需要早期固定的患者，是最佳选择之一。

Ｚｈｉｍ等［２］经相关研究后认为，虽然内固定在固定强度上要优于外固定，但外固定在骨折固定中能够非常准确地进行微调，更适合需要微小校正、延长或短缩肢体的患者。

～ｉ等【１７］随访研究年纪较大的双髁移位性胫骨平台骨折患者平均３ｌ；个月，认为圆环形外固定支架是治疗这类患者安全、稳定、可信赖的固定方式。

在胫骨近段非关节内骨折中，当骨折片的高度小于６ｃｎｌ时，许多方法如石膏固定、髓内钉固定尚存在一定争议，但外固定是此类骨折的应用指征ｎ８｜。

在非经关节的胫骨近段楔形骨折模型实验中，Ｐｅｉｎｄｌ等［８］选用了多种不同的内固定与外固定进行固定比较（见图１），实验中双钢板结构在轴向移位、内旋等方面明显好于锁定钢板结构和外固定支架，而在后侧旋转稳定性比较中，双钢板结构要明显优于外固定支架，而与锁定钢板组结果相似。

但在考虑软组织的临床骨折应用中，作者指出双钢板与外固定支架往往代表了两种治疗方法的极端，即双钢板对于软组织的影响破坏最大，临床往往无法施行或不被建议使用，而外固定支架则被认为是对软组织“最为友好”的方法，尽管可能存在钉道感染等并发症。

骨折的生物力学原理骨折是指骨骼的完整性受到破坏，通常由于外力作用而导致。

在人体中，骨骼是一个重要的支撑系统，能够承受和分散身体的压力和力量。

因此，了解骨折的生物力学原理对于骨折的治疗和康复至关重要。

骨骼的生物力学特性骨骼是由钙盐和胶原纤维组成的复杂结构。

它具有一定的韧性和强度，能够承受外力的作用。

骨骼的生物力学特性取决于其微观结构和组织排列方式。

骨折的力学原理在应用力的作用下，骨折通常发生在骨骼受力最弱的部位。

骨骼受到外力作用时，会出现压力、拉力和剪力。

这些力的作用会导致骨骼发生形变，当力的大小超过骨骼能承受的极限时，骨骼就会发生骨折。

骨折的类型根据骨折发生的方式和骨骼断裂的形态，骨折可以分为多种类型。

常见的骨折类型包括：完全骨折、不完全骨折、开放性骨折和闭合性骨折。

完全骨折是指骨骼完全断裂成两段，不完全骨折则是指骨骼只有部分断裂。

开放性骨折是指骨骼断裂后露出皮肤，而闭合性骨折则是指骨骼断裂后未露出皮肤。

骨折的治疗原则骨折的治疗旨在恢复骨骼的完整性和功能。

根据骨折的类型和位置，治疗方法可以包括保守治疗和手术治疗。

保守治疗主要包括骨折复位、固定和康复训练，手术治疗则是通过手术操作来恢复骨骼的完整性。

骨折的固定方法骨折的固定是指将骨骼断裂的两段牢固地连接在一起，以促进骨折的愈合。

常用的固定方法包括外固定和内固定。

外固定是通过外部装置将骨骼断裂的两段固定在一起，而内固定则是通过内部装置（如钢板、钢钉等）将骨骼断裂的两段固定在一起。

骨折的愈合过程骨折的愈合是一个复杂的生物力学过程。

在骨折发生后，通过骨骼周围的软组织形成血肉瘢痕，这是骨折愈合的第一阶段。

随后，骨骼周围的软骨组织逐渐转变为硬骨组织，形成初生骨，这是骨折愈合的第二阶段。

最后，初生骨逐渐重塑为成熟的骨组织，完成骨折的愈合。

骨折的康复训练骨折的康复训练是恢复骨骼功能和加速骨折愈合的关键。

康复训练包括功能锻炼、肌肉力量训练和平衡训练等。

通过逐渐增加运动强度和范围，可以促进骨折部位的血液循环和新陈代谢，加速骨折的愈合。

胫骨应力骨折一概述应力骨折是体育运动和军事训练中常见的损伤，属于过度使用性损伤的一种，亦称疲劳骨折。

与暴力引起的急性骨折不同，应力骨折是反复作用的阈下损伤积累的结果，其特征是骨的破坏和修复同时进行。

胫骨在受到应力性损伤后，可通过其内部结构的改建逐步适应应力的变化，多数情况下并不导致骨折。

因此，临床上也把只出现骨膜下骨增生而无明显骨折线的一类损伤称做应力性骨膜炎。

除骨的应力反应外，应力性骨膜炎也可能与肌肉和骨间膜的牵拉有关，实际上这也是应力性骨折的一种类型。

二病因本病是体育运动和军事训练中的过度使用性损伤所致。

过多应力首先引起小腿肌肉疲劳，使其失去吸收应力的作用，此后应力直接作用于胫骨,产生胫骨骨膜炎以致骨折。

三临床表现患者有长跑、竞走、行军等过度使用性损伤史。

起始症状隐匿，仅在下肢负重时有局部疼痛，以后疼痛逐步加重，休息时也不能完全消失。

可有逐步加重的局部肿胀并压痛。

除个别造成完全性骨折者外，肢体活动往往不受限。

四检查X线片早期无阳性发现，但长期坚持训练者X线片上可显示应力性骨折。

五诊断根据病史、临床表现及X线片可作出诊断。

尤其对有过度使用性损伤史的患者，如小腿局部肿痛、压痛，迁延数天无好转或反而加重者，虽然此时X线片无阳性发现，应高度警惕本病，不应视做软组织损伤而延误治疗。

六治疗应立即停止训练，给予夹板或石膏固定。

完全恢复的时间要视骨折程度而定，不完全骨折需6～8周，完全性骨折则需12周以上。

七预后预后良好。

骨折愈合过程中的生物力学研究在医学领域中，骨折是一种常见的损伤。

而深入了解骨折愈合过程中的生物力学机制，对于提高骨折治疗效果、促进患者康复具有至关重要的意义。

骨折愈合是一个复杂而有序的生物学过程，涉及多种细胞和细胞因子的相互作用，同时也受到生物力学因素的显著影响。

从力学的角度来看，骨折部位所承受的应力和应变在愈合过程中起着关键的调控作用。

骨折发生后，骨组织的连续性和完整性遭到破坏，其力学性能也会发生明显变化。

在初始阶段，骨折断端的稳定性较差，容易出现移位。

此时，外部固定装置（如石膏、夹板、支具等）或内固定器械（如钢板、螺钉、髓内钉等）的作用就显得尤为重要。

它们能够提供一定的稳定性，限制骨折断端的过度活动，为愈合创造有利条件。

在骨折愈合的早期，血肿形成并逐渐机化。

这一阶段，骨折部位的力学环境相对不稳定，微小的活动可能会刺激局部的炎症反应，促进细胞增殖和分化。

适当的应力刺激有助于激活成骨细胞的活性，加速骨痂的形成。

然而，如果应力过大，可能会导致骨折断端的再次移位，影响愈合进程。

随着时间的推移，进入骨痂形成期。

此时，骨痂开始在骨折断端处堆积，但其强度和刚度仍相对较低。

在这个阶段，生物力学因素对骨痂的重塑起着重要的引导作用。

不同方向和大小的应力能够促使骨痂按照最优的力学结构进行排列和重塑，以适应肢体的功能需求。

在骨折愈合的后期，骨痂逐渐矿化和成熟，骨折部位的强度和刚度逐渐恢复。

此时，适度的负重和运动能够进一步促进骨组织的重塑和优化，使骨折部位的力学性能最终恢复到正常水平。

生物力学研究在骨折治疗中具有重要的指导意义。

例如，在选择骨折固定方式时，需要考虑固定器械的力学性能和稳定性，以确保能够提供合适的力学环境促进愈合，同时又要避免过度固定导致的应力遮挡效应。

应力遮挡效应是指由于固定器械过于坚强，使得骨折部位承受的应力减少，从而影响骨痂的形成和骨组织的重塑。

另外，康复治疗中的运动和负重方案也需要基于生物力学的原理进行制定。

胫骨骨折定义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述胫骨骨折是一种常见的骨折类型，指的是脚踝以下的下肢骨折。

胫骨骨折可以发生在胫骨的任何部位，包括近端（靠近膝盖）、中部和远端（靠近足踝）。

这种骨折通常是由于外力作用或剧烈的摔倒等外伤导致的，特别是在高强度运动或意外事故中，如交通事故、跌落、运动损伤等。

胫骨骨折的发生率在不同人群中有所差异，年轻人和运动员更容易受伤。

胫骨骨折的患者通常会出现一系列明显的症状和体征，如疼痛、肿胀、红肿、异常移动等。

根据骨折类型和程度的不同，症状的严重程度也会有所不同。

胫骨骨折的治疗方法多样化，根据骨折的位置、类型和严重程度，可以选择保守治疗或手术治疗。

无论采用哪种治疗方法，早期的稳定和适当的康复训练是非常重要的，可以加速骨骼愈合和恢复功能。

尽管胫骨骨折在医学领域已有较深入的研究，但对于其发生机制和治疗方法仍有许多需要探索的问题。

未来的研究可以重点关注胫骨骨折的风险因素、预防措施以及康复训练等方面，以期改善治疗效果和减少并发症的发生。

总之，胫骨骨折是一种常见的骨折类型，对患者的生活和运动功能有着显著的影响。

通过深入了解胫骨骨折的定义、分类、症状、诊断和治疗等方面的知识，可以更好地认识和重视这一疾病，并为患者提供更有效的治疗手段。

1.2文章结构文章结构主要分为引言、胫骨骨折定义、正文和结论四个部分。

引言部分主要介绍文章的背景和目的。

在这一部分中，我们将简要概述胫骨骨折是什么以及对人体的影响。

同时，我们还将介绍文章的结构和内容安排，以帮助读者了解本文的组织结构和逻辑。

接下来是胫骨骨折定义部分。

在这一部分，我们将详细讨论胫骨骨折的概念，并介绍其分类和症状表现。

我们将对胫骨骨折进行详细解释，以便读者对胫骨骨折有一个基本的了解和认识。

正文部分是本文的主体，我们将重点介绍胫骨骨折的常见原因、诊断和治疗方法，以及并发症和预防措施等内容。

我们将结合相关研究和临床实践来探讨这些问题，以提供全面的信息和知识。