1、第二章第二章 骨骼肌肉系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)骨骼肌肉系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 骨運(yùn)動(dòng)學(xué)骨運(yùn)動(dòng)學(xué)骨的運(yùn)動(dòng)學(xué)骨的運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)基礎(chǔ)內(nèi)容內(nèi)容骨的運(yùn)動(dòng)適骨的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性應(yīng)性骨的生物力學(xué)特性骨的生物力學(xué)特性1骨的功能適應(yīng)性骨的功能適應(yīng)性2 二、骨的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性二、骨的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性 （一）骨的生物力學(xué)特性骨的生物力學(xué)特性1. 骨的承載能力骨的承載能力衡量骨承載能力的三要素：衡量骨承載能力的三要素：第一，要求骨有足夠的強(qiáng)度。第一，要求骨有足夠的強(qiáng)度。即指骨在承載負(fù)荷的情況下抵抗破壞即指骨在承載負(fù)荷的情況下抵抗破壞的能力。的能力。第二，要求骨有足夠的剛度。第二，要求骨有足夠的剛度。即指骨在外力作用下抵抗變形的能力。即指骨在外力作用下

2、抵抗變形的能力。第三，要求骨有足夠的穩(wěn)定性。第三，要求骨有足夠的穩(wěn)定性。即指骨保持原有平衡形態(tài)的能力。即指骨保持原有平衡形態(tài)的能力。2. 骨的載荷及變形骨的載荷及變形 人體在日常生活與運(yùn)動(dòng)中都會(huì)對(duì)人體在日常生活與運(yùn)動(dòng)中都會(huì)對(duì)機(jī)體的每塊骨產(chǎn)生復(fù)雜的力。即骨會(huì)承機(jī)體的每塊骨產(chǎn)生復(fù)雜的力。即骨會(huì)承受來(lái)自多方的不同形式的載荷。受來(lái)自多方的不同形式的載荷。（1）骨的載荷）骨的載荷 人體在運(yùn)動(dòng)或勞動(dòng)時(shí)，骨要承受不人體在運(yùn)動(dòng)或勞動(dòng)時(shí)，骨要承受不同方式的載荷。當(dāng)力和力矩以不同方式施同方式的載荷。當(dāng)力和力矩以不同方式施加于骨時(shí)，骨將受到拉伸加于骨時(shí)，骨將受到拉伸a、壓縮、壓縮b、彎曲、彎曲c、剪切、剪切d、扭轉(zhuǎn)

3、、扭轉(zhuǎn)e和復(fù)合和復(fù)合f等載荷。等載荷。 1）拉伸載荷拉伸載荷 在骨的兩端受到一對(duì)大小相等、方在骨的兩端受到一對(duì)大小相等、方向相反沿軸線的力的作用。骨受力后，能向相反沿軸線的力的作用。骨受力后，能夠?qū)е鹿趋纼?nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力和應(yīng)變，使骨夠?qū)е鹿趋纼?nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力和應(yīng)變，使骨伸長(zhǎng)并同時(shí)變細(xì)。伸長(zhǎng)并同時(shí)變細(xì)。 例如在進(jìn)行吊環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)上肢骨被拉例如在進(jìn)行吊環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)上肢骨被拉伸。伸。 2）壓縮載荷壓縮載荷 是施加于骨組織表面的兩個(gè)沿軸是施加于骨組織表面的兩個(gè)沿軸線的大小相等、方向相對(duì)的載荷。線的大小相等、方向相對(duì)的載荷。 該載荷在骨組織內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力該載荷在骨組織內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力和應(yīng)變。和應(yīng)變。 如舉重運(yùn)動(dòng)員舉起

4、杠鈴后上肢和如舉重運(yùn)動(dòng)員舉起杠鈴后上肢和下肢骨被壓縮。下肢骨被壓縮。3）彎曲載荷彎曲載荷 是使骨沿其軸線發(fā)生彎曲形變的載是使骨沿其軸線發(fā)生彎曲形變的載荷。荷。 例如當(dāng)脊柱前屈或后伸時(shí)脊柱的彎例如當(dāng)脊柱前屈或后伸時(shí)脊柱的彎曲則為彎曲載荷。曲則為彎曲載荷。 特點(diǎn)：骨骼在彎曲載荷時(shí)，其中性特點(diǎn)：骨骼在彎曲載荷時(shí)，其中性軸兩旁一側(cè)產(chǎn)生拉應(yīng)力和拉應(yīng)變，另軸兩旁一側(cè)產(chǎn)生拉應(yīng)力和拉應(yīng)變，另側(cè)則產(chǎn)生壓應(yīng)力和壓應(yīng)變，在中性軸上側(cè)則產(chǎn)生壓應(yīng)力和壓應(yīng)變，在中性軸上則沒(méi)有應(yīng)力和應(yīng)變。則沒(méi)有應(yīng)力和應(yīng)變。 應(yīng)力的大小與至骨骼中性軸距離成應(yīng)力的大小與至骨骼中性軸距離成正比，即距中性軸越遠(yuǎn)，其應(yīng)力就越大。正比，即距中性軸越遠(yuǎn)

5、，其應(yīng)力就越大。4）剪切載荷剪切載荷 在骨的表面受到一對(duì)大小相等、方在骨的表面受到一對(duì)大小相等、方向相反且相距很近的力的作用。向相反且相距很近的力的作用。在骨內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生剪切應(yīng)力和應(yīng)變。在骨內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生剪切應(yīng)力和應(yīng)變。例如車床剪切斷肢體時(shí)即為剪切載例如車床剪切斷肢體時(shí)即為剪切載荷。荷。5）扭轉(zhuǎn)載荷扭轉(zhuǎn)載荷 加在骨上并使其沿軸線發(fā)生扭轉(zhuǎn)的加在骨上并使其沿軸線發(fā)生扭轉(zhuǎn)的載荷即為扭轉(zhuǎn)載荷。載荷即為扭轉(zhuǎn)載荷。 如作轉(zhuǎn)身動(dòng)作時(shí)，下肢骨受到的扭如作轉(zhuǎn)身動(dòng)作時(shí)，下肢骨受到的扭轉(zhuǎn)作用。轉(zhuǎn)作用。 在生理狀態(tài)下，扭轉(zhuǎn)載荷常見(jiàn)于前在生理狀態(tài)下，扭轉(zhuǎn)載荷常見(jiàn)于前臂、脊柱的旋轉(zhuǎn)與骨關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)活動(dòng)中。臂、脊柱的旋轉(zhuǎn)與骨關(guān)

6、節(jié)的旋轉(zhuǎn)活動(dòng)中。 當(dāng)骨受到扭轉(zhuǎn)時(shí)，所產(chǎn)生的剪切應(yīng)當(dāng)骨受到扭轉(zhuǎn)時(shí)，所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力便分布在整個(gè)骨骼結(jié)構(gòu)中。力便分布在整個(gè)骨骼結(jié)構(gòu)中。6）復(fù)合載荷復(fù)合載荷 人體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于骨的幾何結(jié)構(gòu)不人體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于骨的幾何結(jié)構(gòu)不規(guī)則，同時(shí)又受到多種不定的載荷，往往規(guī)則，同時(shí)又受到多種不定的載荷，往往使骨處于兩種或多種載荷的狀態(tài)，即為復(fù)使骨處于兩種或多種載荷的狀態(tài)，即為復(fù)合載荷。合載荷。 如人體在受傷骨折時(shí)，往往是幾種作如人體在受傷骨折時(shí)，往往是幾種作用力的復(fù)合。用力的復(fù)合。 像跌倒后發(fā)生的橈骨遠(yuǎn)端骨折，便是像跌倒后發(fā)生的橈骨遠(yuǎn)端骨折，便是既有剪切力又有壓縮力等多種力綜合作用既有剪切力又有壓縮力等多種力綜合

7、作用的結(jié)果。的結(jié)果。 持續(xù)載荷持續(xù)載荷對(duì)骨也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。對(duì)骨也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。 即骨受到持續(xù)低載荷作用一段時(shí)間后，即骨受到持續(xù)低載荷作用一段時(shí)間后，其組織會(huì)產(chǎn)生緩慢變形或蠕變。其組織會(huì)產(chǎn)生緩慢變形或蠕變。 在加載后的最初數(shù)小時(shí)（在加載后的最初數(shù)小時(shí)（6 68 8小時(shí)），小時(shí)），其蠕變現(xiàn)象最顯著，隨后蠕變的速率則會(huì)其蠕變現(xiàn)象最顯著，隨后蠕變的速率則會(huì)降低。降低。 一般而言，骨承受壓力負(fù)荷的能力最一般而言，骨承受壓力負(fù)荷的能力最大，其次是拉力、剪切力和扭轉(zhuǎn)力。大，其次是拉力、剪切力和扭轉(zhuǎn)力。 骨所受的正常生理負(fù)荷是這些力的綜骨所受的正常生理負(fù)荷是這些力的綜合。合。（2 2）骨的基本變形）骨

8、的基本變形 骨骼在承受各種不同載荷時(shí)會(huì)發(fā)生不骨骼在承受各種不同載荷時(shí)會(huì)發(fā)生不同程度的變形，如腰脊柱前凸即是受力變同程度的變形，如腰脊柱前凸即是受力變形。形。 根據(jù)骨骼受載形式及受載后的變形形根據(jù)骨骼受載形式及受載后的變形形式，一般可將其變形分為拉伸、壓縮、剪式，一般可將其變形分為拉伸、壓縮、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)等五種基本變形。切、彎曲和扭轉(zhuǎn)等五種基本變形。3.3.骨的應(yīng)力與應(yīng)變骨的應(yīng)力與應(yīng)變 骨力學(xué)包含二個(gè)最基本的元素，骨力學(xué)包含二個(gè)最基本的元素，即應(yīng)力和應(yīng)變。即應(yīng)力和應(yīng)變。（1 1）骨的應(yīng)力）骨的應(yīng)力概念概念：當(dāng)外力作用于骨時(shí)，骨以形：當(dāng)外力作用于骨時(shí)，骨以形變產(chǎn)生內(nèi)部的阻抗以抗衡外力，即變產(chǎn)生

9、內(nèi)部的阻抗以抗衡外力，即是骨產(chǎn)生的應(yīng)力。是骨產(chǎn)生的應(yīng)力。特點(diǎn)特點(diǎn)：應(yīng)力的大小等于作用于骨截：應(yīng)力的大小等于作用于骨截面上的外力與骨橫斷面面積之比，面上的外力與骨橫斷面面積之比，單位為單位為Pascal(PaPascal(Pa=N/m=N/m2 2) )，即牛頓，即牛頓/ /平平方米。方米。計(jì)算公式：計(jì)算公式：種類種類：根據(jù)作用于骨的力不同，其內(nèi)部：根據(jù)作用于骨的力不同，其內(nèi)部分別會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，如壓應(yīng)力、拉分別會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，如壓應(yīng)力、拉壓力等。壓力等。作用作用：應(yīng)力對(duì)骨的改變、生長(zhǎng)和吸收起：應(yīng)力對(duì)骨的改變、生長(zhǎng)和吸收起著調(diào)節(jié)作用，應(yīng)力不足會(huì)使骨萎縮，應(yīng)著調(diào)節(jié)作用，應(yīng)力不足會(huì)使骨萎縮，應(yīng)力

10、過(guò)大也會(huì)使骨萎縮。因此，對(duì)于骨來(lái)力過(guò)大也會(huì)使骨萎縮。因此，對(duì)于骨來(lái)說(shuō)，存在一個(gè)最佳的應(yīng)力范圍。說(shuō)，存在一個(gè)最佳的應(yīng)力范圍。 （2）應(yīng)變應(yīng)變概念概念：骨的應(yīng)變是指骨在外力作用下的局部：骨的應(yīng)變是指骨在外力作用下的局部變形。變形。其大小等于骨受力后長(zhǎng)度的變化量與原長(zhǎng)度其大小等于骨受力后長(zhǎng)度的變化量與原長(zhǎng)度之比，即形變量與原尺度之比。一般以百分比來(lái)之比，即形變量與原尺度之比。一般以百分比來(lái)表示。表示。 由壓力、形變和樣本的大小計(jì)算出應(yīng)力和應(yīng)變的由壓力、形變和樣本的大小計(jì)算出應(yīng)力和應(yīng)變的大小大小 當(dāng)骨承受了很重的力并超出其耐受應(yīng)力與應(yīng)當(dāng)骨承受了很重的力并超出其耐受應(yīng)力與應(yīng)變的極限時(shí)，便可造成骨骼損傷甚

11、至發(fā)生骨折。變的極限時(shí)，便可造成骨骼損傷甚至發(fā)生骨折。 （3）應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 表示應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系。表示應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系。 應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變曲線分成兩個(gè)區(qū)：應(yīng)變曲線分成兩個(gè)區(qū)：彈性變形區(qū)彈性變形區(qū)和和塑性變形區(qū)塑性變形區(qū)。 在彈性變形區(qū)內(nèi)的載荷不會(huì)造成永久性形在彈性變形區(qū)內(nèi)的載荷不會(huì)造成永久性形變（如骨折）。變（如骨折）。 彈性區(qū)末端點(diǎn)或塑性區(qū)初始點(diǎn)稱彈性區(qū)末端點(diǎn)或塑性區(qū)初始點(diǎn)稱屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)。 該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力是產(chǎn)生骨最大應(yīng)力的彈性該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力是產(chǎn)生骨最大應(yīng)力的彈性形變，亦稱為形變，亦稱為彈性極限彈性極限。 塑性區(qū)：屈服點(diǎn)以后的區(qū)。此時(shí)已出現(xiàn)結(jié)塑性區(qū)：屈服點(diǎn)以后的區(qū)。此時(shí)已出

12、現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損壞和永久變形。當(dāng)載荷超過(guò)彈性極限后，構(gòu)的損壞和永久變形。當(dāng)載荷超過(guò)彈性極限后，骨發(fā)生斷裂即骨折。骨發(fā)生斷裂即骨折。 導(dǎo)致骨折所需的應(yīng)力叫骨的最大應(yīng)導(dǎo)致骨折所需的應(yīng)力叫骨的最大應(yīng)力或極限強(qiáng)度。力或極限強(qiáng)度。 在應(yīng)力在應(yīng)力-應(yīng)變曲線彈性區(qū)的斜率叫彈應(yīng)變曲線彈性區(qū)的斜率叫彈性模量或楊氏模量（性模量或楊氏模量（Youngs Modules），），表示材料抗形變的能力。表示材料抗形變的能力。 一般而言，彈性模量是一個(gè)常數(shù)。一般而言，彈性模量是一個(gè)常數(shù)。 彈性模量越大，產(chǎn)生一定應(yīng)變所需的應(yīng)彈性模量越大，產(chǎn)生一定應(yīng)變所需的應(yīng)力越大。力越大。（4）骨應(yīng)變能量骨應(yīng)變能量 概念概念：達(dá)到極限負(fù)荷時(shí)的應(yīng)力

13、：達(dá)到極限負(fù)荷時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變應(yīng)變曲線下面積曲線下面積,表示導(dǎo)致骨折所需要的能量。表示導(dǎo)致骨折所需要的能量。 一般骨的生理負(fù)荷使骨產(chǎn)生彈性變一般骨的生理負(fù)荷使骨產(chǎn)生彈性變形，是彈性區(qū)內(nèi)骨所能承受應(yīng)力的大小。形，是彈性區(qū)內(nèi)骨所能承受應(yīng)力的大小。 當(dāng)外力去除后，彈性區(qū)內(nèi)的能量能當(dāng)外力去除后，彈性區(qū)內(nèi)的能量能同時(shí)被骨釋放，使骨恢復(fù)原狀。同時(shí)被骨釋放，使骨恢復(fù)原狀。 但當(dāng)骨不斷受到外力重復(fù)作用時(shí)，但當(dāng)骨不斷受到外力重復(fù)作用時(shí)，其應(yīng)變能量不能被及時(shí)完全釋放，經(jīng)積累其應(yīng)變能量不能被及時(shí)完全釋放，經(jīng)積累后可能會(huì)損壞材料的結(jié)構(gòu)，臨床上則表現(xiàn)后可能會(huì)損壞材料的結(jié)構(gòu)，臨床上則表現(xiàn)為疲勞性骨折。為疲勞性骨折。4.骨的

14、生物力學(xué)特性骨的生物力學(xué)特性 包括骨的材料力學(xué)特性和結(jié)構(gòu)力學(xué)包括骨的材料力學(xué)特性和結(jié)構(gòu)力學(xué)特性。特性。骨的材料力學(xué)特性：骨的材料力學(xué)特性： 是指骨組織本身的力學(xué)性能，與骨是指骨組織本身的力學(xué)性能，與骨的幾何形狀無(wú)關(guān)。的幾何形狀無(wú)關(guān)。骨的結(jié)構(gòu)力學(xué)特性：骨的結(jié)構(gòu)力學(xué)特性： 是指整個(gè)骨結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，不但是指整個(gè)骨結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，不但與骨的材料力學(xué)特性有關(guān)而且受骨的幾何與骨的材料力學(xué)特性有關(guān)而且受骨的幾何特性即形狀、尺寸等的影響。特性即形狀、尺寸等的影響。 （1）骨組織的基本生物力學(xué)特性骨組織的基本生物力學(xué)特性 1）各向異性各向異性 骨的結(jié)構(gòu)為中間多孔介質(zhì)的各向異性體，骨的結(jié)構(gòu)為中間多孔介質(zhì)的各向異

15、性體，其不同方向的力學(xué)性質(zhì)不同，即各向異性。其不同方向的力學(xué)性質(zhì)不同，即各向異性。 2）彈性和堅(jiān)固性彈性和堅(jiān)固性 骨的有機(jī)成分組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使骨具有骨的有機(jī)成分組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使骨具有彈性，并具有抗張能力。彈性，并具有抗張能力。 骨的無(wú)機(jī)物填充在有機(jī)物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，骨的無(wú)機(jī)物填充在有機(jī)物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，使骨具有堅(jiān)固性，具有抗壓能力。使骨具有堅(jiān)固性，具有抗壓能力。 3）抗壓力強(qiáng)、抗張力差抗壓力強(qiáng)、抗張力差 骨對(duì)縱向壓縮的抵抗最強(qiáng)，即在壓力情況下不易損壞，骨對(duì)縱向壓縮的抵抗最強(qiáng)，即在壓力情況下不易損壞，在張力情況下易損壞。在張力情況下易損壞。 4）耐沖擊力和持續(xù)力差耐沖擊力和持續(xù)力差 骨對(duì)沖擊力的抵抗

16、比較小。骨對(duì)沖擊力的抵抗比較小。 同其他材料相比，其持續(xù)性能、耐疲勞性能較差。同其他材料相比，其持續(xù)性能、耐疲勞性能較差。 5）應(yīng)力強(qiáng)度的方向性應(yīng)力強(qiáng)度的方向性 皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨的結(jié)構(gòu)不同，承受的力量及兩者的剛皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨的結(jié)構(gòu)不同，承受的力量及兩者的剛度也不同。度也不同。 皮質(zhì)骨的剛度比松質(zhì)骨大，變形程度則較之要小。皮質(zhì)骨的剛度比松質(zhì)骨大，變形程度則較之要小。 兩者的各向異性對(duì)應(yīng)力的反應(yīng)在不同方向各不相同。兩者的各向異性對(duì)應(yīng)力的反應(yīng)在不同方向各不相同。 6）骨的強(qiáng)度和剛度骨的強(qiáng)度和剛度 骨強(qiáng)度骨強(qiáng)度是指骨在承受載荷時(shí)所具有的足夠是指骨在承受載荷時(shí)所具有的足夠的抵抗破壞的能力，以致不發(fā)生破壞。

17、的抵抗破壞的能力，以致不發(fā)生破壞。在壓縮載荷的試驗(yàn)中，載荷變形曲線能反映在壓縮載荷的試驗(yàn)中，載荷變形曲線能反映結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的三個(gè)參數(shù)是：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的三個(gè)參數(shù)是：a.結(jié)構(gòu)在破壞前所能承受結(jié)構(gòu)在破壞前所能承受的載荷，的載荷，b.結(jié)構(gòu)在破壞前所能承受的變形，結(jié)構(gòu)在破壞前所能承受的變形，c.結(jié)構(gòu)在破壞前所能貯存的能量。結(jié)構(gòu)在破壞前所能貯存的能量。 骨的剛度骨的剛度是指骨具有足夠的抵抗變形的是指骨具有足夠的抵抗變形的能力。能力。在某種載荷作用下，骨雖不發(fā)生斷裂，但如果在某種載荷作用下，骨雖不發(fā)生斷裂，但如果變形過(guò)大，往往會(huì)影響骨結(jié)構(gòu)與功能。變形過(guò)大，往往會(huì)影響骨結(jié)構(gòu)與功能。骨結(jié)構(gòu)的剛度由彈性范圍內(nèi)的曲線斜率表

18、示。骨結(jié)構(gòu)的剛度由彈性范圍內(nèi)的曲線斜率表示。 影響骨強(qiáng)度與剛度的因素有：影響骨強(qiáng)度與剛度的因素有：壓應(yīng)力壓應(yīng)力肌收縮時(shí)所產(chǎn)生的壓應(yīng)力能防止拉伸骨肌收縮時(shí)所產(chǎn)生的壓應(yīng)力能防止拉伸骨折的發(fā)生；折的發(fā)生；骨的大小和形狀骨的大小和形狀骨的橫截面積的大小及骨組織骨的橫截面積的大小及骨組織在骨中軸周圍的分布、形狀等均可影響骨強(qiáng)度和剛度。在骨中軸周圍的分布、形狀等均可影響骨強(qiáng)度和剛度。如骨試件在壓縮時(shí)，如骨試件在壓縮時(shí)，骨的橫截面面積越大，強(qiáng)度和剛度也越大。骨的橫截面面積越大，強(qiáng)度和剛度也越大。破壞載荷及剛度的大小與橫截面積成正比。破壞載荷及剛度的大小與橫截面積成正比。 7）機(jī)械力對(duì)骨的影響機(jī)械力對(duì)骨的影響

19、 機(jī)械應(yīng)力與骨組織之間存在著生理平衡。機(jī)械應(yīng)力與骨組織之間存在著生理平衡。 骨對(duì)生理應(yīng)力刺激的反應(yīng)是處于動(dòng)態(tài)平骨對(duì)生理應(yīng)力刺激的反應(yīng)是處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，應(yīng)力越大，骨組織增生和骨密質(zhì)增衡狀態(tài)，應(yīng)力越大，骨組織增生和骨密質(zhì)增厚越明顯。厚越明顯。 8）骨是人體理想的結(jié)構(gòu)材料骨是人體理想的結(jié)構(gòu)材料 骨具有強(qiáng)度大質(zhì)量輕的特點(diǎn)。骨具有強(qiáng)度大質(zhì)量輕的特點(diǎn)。 （2）骨受載時(shí)的生物力學(xué)特性骨受載時(shí)的生物力學(xué)特性 1）骨對(duì)應(yīng)力的反應(yīng)骨對(duì)應(yīng)力的反應(yīng)骨對(duì)生理應(yīng)力刺激的反應(yīng)一般處于平衡狀骨對(duì)生理應(yīng)力刺激的反應(yīng)一般處于平衡狀態(tài)，應(yīng)力越大，骨的增生和密度越大，最終，態(tài)，應(yīng)力越大，骨的增生和密度越大，最終，又提高了骨的生理應(yīng)

20、力能力。又提高了骨的生理應(yīng)力能力。 密質(zhì)骨對(duì)應(yīng)力的反應(yīng)密質(zhì)骨對(duì)應(yīng)力的反應(yīng)：密質(zhì)骨具有很高的強(qiáng)度，其抗壓強(qiáng)度大于密質(zhì)骨具有很高的強(qiáng)度，其抗壓強(qiáng)度大于骨松質(zhì)，可承受較大的壓縮應(yīng)力。骨松質(zhì)，可承受較大的壓縮應(yīng)力。 松質(zhì)骨對(duì)應(yīng)力的反應(yīng)松質(zhì)骨對(duì)應(yīng)力的反應(yīng)： 骨松質(zhì)的疏松度為骨松質(zhì)的疏松度為3090，其應(yīng)，其應(yīng)力力應(yīng)變特征與密質(zhì)骨有很大差異。應(yīng)變特征與密質(zhì)骨有很大差異。 松質(zhì)骨在屈服之后，骨小梁進(jìn)行性斷松質(zhì)骨在屈服之后，骨小梁進(jìn)行性斷裂，使拉力負(fù)荷很快減低，低于應(yīng)變水平。裂，使拉力負(fù)荷很快減低，低于應(yīng)變水平。 松質(zhì)骨在拉力負(fù)荷下的能量吸收能力松質(zhì)骨在拉力負(fù)荷下的能量吸收能力明顯降低。明顯降低。2）骨密質(zhì)在

21、受載時(shí)的生物力學(xué)特性骨密質(zhì)在受載時(shí)的生物力學(xué)特性 人類骨骼人類骨骼80%是皮質(zhì)骨。是皮質(zhì)骨。 在受載時(shí)與骨松質(zhì)相比：在受載時(shí)與骨松質(zhì)相比： 骨密質(zhì)在斷裂前應(yīng)變較小，其應(yīng)變超骨密質(zhì)在斷裂前應(yīng)變較小，其應(yīng)變超過(guò)原長(zhǎng)的過(guò)原長(zhǎng)的2時(shí)就發(fā)生斷裂；時(shí)就發(fā)生斷裂； 而骨松質(zhì)的應(yīng)變超過(guò)而骨松質(zhì)的應(yīng)變超過(guò)7時(shí)才斷裂；時(shí)才斷裂； 這與密質(zhì)骨的疏松度及能量?jī)?chǔ)存能力這與密質(zhì)骨的疏松度及能量?jī)?chǔ)存能力較松質(zhì)骨小有關(guān)。較松質(zhì)骨小有關(guān)。 3）骨松質(zhì)在受載時(shí)的生物力學(xué)特性骨松質(zhì)在受載時(shí)的生物力學(xué)特性骨松質(zhì)具有多孔結(jié)構(gòu)而具有較高的能量?jī)?chǔ)存能力。 骨松質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：骨松質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：骨松質(zhì)由針狀或片狀骨小梁相交織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 其顯

22、微結(jié)構(gòu)分為四種基本結(jié)構(gòu)類型： 針狀非對(duì)稱形開(kāi)放網(wǎng)格、 片狀非對(duì)稱形封閉網(wǎng)格、 針狀圓柱體形開(kāi)放網(wǎng)格、 片狀圓柱體形封閉網(wǎng)格。骨松質(zhì)結(jié)構(gòu)特征與應(yīng)力適應(yīng)性骨松質(zhì)結(jié)構(gòu)特征與應(yīng)力適應(yīng)性 骨松質(zhì)的網(wǎng)格形式與其結(jié)構(gòu)密度有骨松質(zhì)的網(wǎng)格形式與其結(jié)構(gòu)密度有密切關(guān)系。密切關(guān)系。 不同部位骨松質(zhì)具有著不同類型的顯不同部位骨松質(zhì)具有著不同類型的顯微結(jié)構(gòu)。微結(jié)構(gòu)。 骨松質(zhì)的結(jié)構(gòu)密度與其所受的應(yīng)力骨松質(zhì)的結(jié)構(gòu)密度與其所受的應(yīng)力大小成正比，在密度相對(duì)較低的骨松質(zhì)部位，大小成正比，在密度相對(duì)較低的骨松質(zhì)部位，骨小梁主要表現(xiàn)為開(kāi)放型的針狀結(jié)構(gòu)；骨小梁主要表現(xiàn)為開(kāi)放型的針狀結(jié)構(gòu)； 在密度相對(duì)較高的骨松質(zhì)部位，形成在密度相對(duì)較高的

23、骨松質(zhì)部位，形成封閉式的片狀結(jié)構(gòu)；封閉式的片狀結(jié)構(gòu)； 中等密度時(shí)，結(jié)構(gòu)由針狀和片狀網(wǎng)格中等密度時(shí)，結(jié)構(gòu)由針狀和片狀網(wǎng)格混合而成?；旌隙?。 骨小梁的排列方向依賴于作用在骨骨小梁的排列方向依賴于作用在骨松質(zhì)上的應(yīng)力的大小、方向和力的類型。松質(zhì)上的應(yīng)力的大小、方向和力的類型。 骨松質(zhì)粘彈性性質(zhì)與蠕變骨松質(zhì)粘彈性性質(zhì)與蠕變 骨松質(zhì)具有粘彈性性質(zhì)和蠕變骨松質(zhì)具有粘彈性性質(zhì)和蠕變性質(zhì)，在一定應(yīng)力作用下，其蠕變將性質(zhì)，在一定應(yīng)力作用下，其蠕變將隨時(shí)間而變化，蠕變?cè)陂_(kāi)始時(shí)速度快，隨時(shí)間而變化，蠕變?cè)陂_(kāi)始時(shí)速度快，繼之變慢，最后速度又變快。繼之變慢，最后速度又變快。5. 骨折的生物力學(xué)骨折的生物力學(xué)骨的完整性

24、或連續(xù)性中斷時(shí)稱骨折。骨的完整性或連續(xù)性中斷時(shí)稱骨折。 常見(jiàn)原因有常見(jiàn)原因有直接暴力、直接暴力、間接暴力、間接暴力、肌拉力、肌拉力、積累勞損及骨骼疾病。積累勞損及骨骼疾病。 （1 1）骨的受載形式與骨折類型的關(guān)系）骨的受載形式與骨折類型的關(guān)系 常見(jiàn)的骨折類型與骨所受載荷的形式有關(guān)，常見(jiàn)的骨折類型與骨所受載荷的形式有關(guān)， 一般包括有：拉伸、壓縮、彎曲、一般包括有：拉伸、壓縮、彎曲、 旋轉(zhuǎn)和壓力聯(lián)合彎曲旋轉(zhuǎn)和壓力聯(lián)合彎曲 5 5種基本形式所致的骨折。種基本形式所致的骨折。（2 2）骨折的生物力學(xué)原理）骨折的生物力學(xué)原理1 1）骨受拉伸載荷所致的骨折）骨受拉伸載荷所致的骨折 其斷裂的機(jī)理主要為骨組織

25、結(jié)合線的分其斷裂的機(jī)理主要為骨組織結(jié)合線的分離和骨單位的脫離。離和骨單位的脫離。臨床上，拉伸載荷所致的骨折常見(jiàn)于臨床上，拉伸載荷所致的骨折常見(jiàn)于骨松質(zhì)，表現(xiàn)形式多為撕裂性骨折。骨松質(zhì)，表現(xiàn)形式多為撕裂性骨折。 如跟腱附著點(diǎn)附近的跟骨骨折。如跟腱附著點(diǎn)附近的跟骨骨折。2 2）骨受壓縮載荷所致的骨折）骨受壓縮載荷所致的骨折 其機(jī)理主要是骨單位的斜行破裂。其機(jī)理主要是骨單位的斜行破裂。 如運(yùn)動(dòng)員在單杠失手或跳傘落地技術(shù)不如運(yùn)動(dòng)員在單杠失手或跳傘落地技術(shù)不正確時(shí)所導(dǎo)致的胸腰椎骨折，其原因大多是正確時(shí)所導(dǎo)致的胸腰椎骨折，其原因大多是由高處落下臀部著地時(shí)受瞬間沖力引起。瞬由高處落下臀部著地時(shí)受瞬間沖力引起

26、。瞬間沖力沿縱向擠壓，產(chǎn)生椎體的壓縮骨折，間沖力沿縱向擠壓，產(chǎn)生椎體的壓縮骨折，椎體在高壓縮載荷下發(fā)生縮短且變寬。椎體在高壓縮載荷下發(fā)生縮短且變寬。壓縮載荷所致的骨折常見(jiàn)于椎體。壓縮載荷所致的骨折常見(jiàn)于椎體。 3 3）骨受剪切載荷所致的骨折）骨受剪切載荷所致的骨折 當(dāng)一對(duì)相距很短、方向相反的力的作用于骨時(shí)，往當(dāng)一對(duì)相距很短、方向相反的力的作用于骨時(shí)，往 往會(huì)產(chǎn)生剪切骨折。往會(huì)產(chǎn)生剪切骨折。 其骨折通常見(jiàn)于骨松質(zhì)，如股骨髁和脛骨平臺(tái)骨折。其骨折通常見(jiàn)于骨松質(zhì)，如股骨髁和脛骨平臺(tái)骨折。 4 4）骨受彎曲載荷所致的骨折）骨受彎曲載荷所致的骨折 當(dāng)骨骼的彎曲載荷承受極限超出外力的突然襲擊時(shí)，當(dāng)骨骼的彎

27、曲載荷承受極限超出外力的突然襲擊時(shí)，造成拉應(yīng)力大于壓應(yīng)力，發(fā)生骨組織的彎曲斷裂。造成拉應(yīng)力大于壓應(yīng)力，發(fā)生骨組織的彎曲斷裂。 5 5）骨受復(fù)合載荷所致的骨折）骨受復(fù)合載荷所致的骨折 骨受到多種不定的載荷的作用而致的骨骨受到多種不定的載荷的作用而致的骨折。折。 臨床所見(jiàn)骨折的形式也較為復(fù)雜。臨床所見(jiàn)骨折的形式也較為復(fù)雜。 如臨床上所見(jiàn)的嵌插型、長(zhǎng)斜形、如臨床上所見(jiàn)的嵌插型、長(zhǎng)斜形、短斜形、螺旋形、粉碎形等骨折，短斜形、螺旋形、粉碎形等骨折， 都屬于復(fù)合載荷狀態(tài)下所導(dǎo)致的骨折類都屬于復(fù)合載荷狀態(tài)下所導(dǎo)致的骨折類型。型。 6）骨松質(zhì)的微細(xì)骨折骨松質(zhì)的微細(xì)骨折 顯微鏡下所能看到的骨小梁裂損稱為骨松顯微鏡下所能看到的骨小梁裂損稱為骨松質(zhì)微細(xì)骨折。質(zhì)微細(xì)骨折。 微細(xì)骨折可以是正常生理活動(dòng)的結(jié)果。微細(xì)骨折可以是正常生理活動(dòng)的結(jié)果。 在正常生理情況下，骨松質(zhì)具有修復(fù)微細(xì)在正常生理情況下，骨松質(zhì)具有修復(fù)微細(xì)骨折的能力。骨折的能力。 當(dāng)微細(xì)骨折的程度超出生理水平，就會(huì)產(chǎn)當(dāng)微細(xì)骨折的程度超出生理水平，就會(huì)產(chǎn)生病理結(jié)果，使骨折的危