生物力学 PPT课件.ppt

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1、结果-垫枕宽度横贯L1至L4时胸腰椎各关节的应力情况 施加水平牵引力前 施加水平牵引力后 结果-垫枕宽度不同和施加水平牵引力前后对胸腰椎压缩性骨折中病椎椎体前缘前纵韧带应力的影响 垫枕宽度横贯L1-L4时施加水平牵引力前 施加水平牵引力后垫枕宽度横贯L1-L3时施加水平牵引力前 施加水平牵引力后第二章 骨的生物力学性质及临床应用第二节 骨的基本力学性质1.拉伸力学性质AEDCB两个范围弹性范围OB塑性范围BE五个阶段正比阶段OA弹性阶段OB屈服阶段BC强化阶段CD颈缩阶段DE五个极限A正比极限A弹性极限B屈服极限C强度极限D断裂极限E两条直线一块面积S表吸收能量OA的斜率表刚度BE的长度：延伸

2、率 截面收缩率2.骨的力学性质及各种因素的影响1.性别、年龄的影响性别、年龄的影响2.骨的各向异性及解剖部位的差异骨的各向异性及解剖部位的差异3.骨干湿度的影响骨干湿度的影响4.加载速率的影响加载速率的影响加载速率加载速率-单位时间内载荷的增长量。单位时间内载荷的增长量。应变速率应变速率-单位时间内应变的改变量。单位时间内应变的改变量。5.应力集中的影响应力集中的影响钻空钻空并拧上螺钉8周能量比50251003.剪切、扭转、弯曲力学特性设计实验：骨的力学性质及各种因素的影响1.骨的各向异性及解剖部位的差异骨的各向异性及解剖部位的差异2.性别、年龄的影响性别、年龄的影响3.骨的脆性与年龄的关系骨

3、的脆性与年龄的关系延伸率延伸率年龄年龄15-1950-5920-2930-3940-4960-6970-7980-89骨的力学性质及各种因素的影响压缩拉伸顺剪横剪1.骨骼为各向异性材料，载荷方向不同其力学性质不同；局部解剖部位不同其力学性质也存在差异。2.成熟的密质骨压缩强度最大，拉伸次之；松质骨强度远小于密质骨。3.应力集中使骨骼强度降低。4.加载速度增加，骨的强度、刚度也增加，且吸收更多能量。一.应力状态第三节 不同载荷下的骨折类型受力杆件内一点的所有截面上应力的集合，称该点的应力状态。剪应力互等定理：二.轴向拉压时，斜面应力及骨折类型PPPN横断型斜型 锯齿型 压缩 脆性塑性三.剪切骨折

4、四.扭转时斜面应力及螺旋骨折nx 横剪纵剪螺旋型五.弯曲骨折第四节 骨的结构、形态、特性功能功能（1）组成骨骼系统，支撑和维持人体的正常形态，保护内脏，）组成骨骼系统，支撑和维持人体的正常形态，保护内脏，为肌肉收缩和身体运动创造条件，骨骼本身可连续变化来适应环境为肌肉收缩和身体运动创造条件，骨骼本身可连续变化来适应环境的需要。的需要。（2）借调节血液中的）借调节血液中的Ca+2、H+1、HPO4-的浓度保持体内矿物质的浓度保持体内矿物质动态平衡。动态平衡。一.骨的结构和形态1.骨组织的结构细胞细胞间质成骨细胞骨细胞 破骨细胞无机盐：羟基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2有机质：胶原纤维2.骨

5、的形态、构造骨的形态长骨长骨短骨短骨扁骨扁骨不规则骨不规则骨骨的构造骨质骨质骨髓骨髓骨膜骨膜关节软骨关节软骨=0.0026密质骨密质骨松质骨松质骨红红骨髓骨髓黄骨髓黄骨髓3.骨的微观结构密质骨内、外环状骨板内、外环状骨板Vockmann管管Harversion系统系统Harversion骨板骨板Harversion管管骨间板骨间板40cm380cm21600cm2二.骨材料的特性无机盐：羟基磷灰石 E=165GPa有机质：胶原纤维 E=1.24GPa骨骨骨为复合材料，其力学性质介于两者之间，有柔韧的胶原纤维，防止骨的脆性断裂；有坚硬的羟基磷灰石，防止材料的过早屈服。三.骨能量的储存第五节 骨的

6、功能适应性理论一.骨对应力的适应性功能适应性-描述了骨有这样的功能：当生物体需要它加强时，它就增加来完成其功能需要的本领；反之，当生物体需要它减小时，它就减少来完成其功能的需要。骨重建-一生中骨不断地生长、加强、再吸收的过程。骨重建目的-内部结构和外部形态适应于环境变化的需要。内部重建：骨密度的改变外部重建：骨形态的改变1638 Galileo 发现加载于骨形态的关系16391834 Bell 骨可以使尽可能少的材料承担载荷1838 Ward 增加压缩载荷，可增加骨形成1852 Ludwig 重力、肌力对维持骨质量的必要性18531867 瑞士学者 骨的结构形态于承载大小、方向有关1638 W

7、ollf 骨转化定律早期研究骨重建与力的关系近期实验研究骨重建与力的关系 Woo 增加猪的活动量实验 对兔胫骨施加弯矩实验 固定猎狗实验 宇航员实验临床中骨重建与力的关系 钢板固定的应力遮挡问题 臀肌麻痹 二.骨的功能结构骨的最优骨的最优设计原理设计原理1.合理的截面0.80.60.4020.30.50.70.9合理的截面外部形态内部密度：外16.3个/mm2，内14.7，前12.6，后12.12.中空的管状骨3.骨小梁的桁架结构（扭转形变、弯曲形变）（扭转形变、弯曲形变）三.骨的功能适应性的理论描述1.方框图外力外力作用作用i=s成骨细胞、破骨细胞活性一致is成骨细胞活跃骨形成Si=si s

8、i si s检查检查Ca沉淀及溶解方法：沉淀及溶解方法：实验证明：实验证明：（1）X片片（2）测量波传播速度）测量波传播速度（1）运动对骨的影响）运动对骨的影响（2）宇航员失重）宇航员失重（3）金属板接骨）金属板接骨 功能替代功能替代（4）腓骨替代胫骨）腓骨替代胫骨2.数学模型usuo生长系数生生长长度度生长系数生长系数AsouA很小很小souA较小较小souA很大很大第六节 骨中的血液循环主主营养动脉营养动脉骺动脉骺动脉分布于骨膜分布于骨膜的血管的血管第七节 骨的愈合机理一、骨折的愈合过程1、急性炎症期（形成血肿）2、骨折修复期（1）血肿机化期）血肿机化期血浆、白细胞血浆、白细胞多核白细胞、

9、多核白细胞、肥大细胞、肥大细胞、组织细胞组织细胞急性炎症反应急性炎症反应巨噬巨噬细胞细胞血小板血小板血细胞血细胞毛细管通透毛细管通透纤维蛋白原渗出纤维蛋白原渗出网架网架血肿被吸收，形成纤维细胞血肿被吸收，形成纤维细胞纤维架上产生纤维架上产生胶原和骨基质胶原和骨基质肉芽肉芽血肿机化：幼稚的结缔组织含新生的毛细血管，包围并侵入血肿，同时可见大量吞噬细胞3、骨痂改建期（2）纤维骨痂期）纤维骨痂期骨骨内膜内膜成骨细胞成骨细胞骨细胞骨细胞骨小梁骨小梁骨骨骨外骨外膜膜骨细胞骨细胞成软骨成软骨 细胞细胞软骨软骨编织骨、软骨、纤维组织编织骨、软骨、纤维组织骨痂骨痂破骨破骨细胞细胞成骨细胞成骨细胞吸收骨小梁吸收

10、骨小梁改建骨单元改建骨单元骨痂形成：骨痂中新生骨为编织骨。小梁表面可见复以不规则形状的成骨细胞，骨基质中由成骨细胞转变为骨细胞。网状骨梁间纤维组织富于血管二、骨愈合中骨痂强度扭转角扭转角2124264956扭扭矩矩四、骨折的治疗复位、固定、功能锻炼固定的目的：1.维持已整复的位置固定的要求：2.保障正常骨愈合的进行3.为早期的肌肉关节运动创造条件4.镇痛、解除肌痉挛1.取得骨折部位最大限度的稳定2.允许肌、关节最大限度的运动3.便于调整4.固定作用不易失效5.副作用小石膏固定治疗原则：绝对固定、完全休息治疗原则：绝对固定、完全休息优点：良好塑型，限制再移位优点：良好塑型，限制再移位手术内固定治

11、疗原则：生命在于运动，运动就是生命治疗原则：生命在于运动，运动就是生命优点：满意复位，便于功能锻炼优点：满意复位，便于功能锻炼夹板局部外固定治疗原则：动静结合、医患结合治疗原则：动静结合、医患结合优点：简便经济优点：简便经济缺点：不利功能锻炼缺点：不利功能锻炼缺点：功能替代，创伤，应力集中缺点：功能替代，创伤，应力集中缺点：固定部位的局限缺点：固定部位的局限第八节 骨的粘弹性粘弹性-具有弹性、粘性的性质，包括蠕变、松弛、滞后环。ttt弹性粘弹性ttt弹性粘弹性蠕变蠕变松弛松弛滞后环滞后环粘弹性模型具有蠕变、松具有蠕变、松弛现象弛现象加载速率加载速率弹簧弹簧1、2同时作用同时作用EX加载速率加载

12、速率弹簧弹簧1作用作用EX12第九节 骨的压电效应一、骨的压电效应压电效应-逆压电效应-FEEF二、压电效应的产生机制压电性机制半导体机制精品课件精品课件！精品课件精品课件！四、骨的恒定电位五、诱发电场影响骨重建的机制3.新骨痂生成需要低氧环境，负极新骨痂生成需要低氧环境，负极O2-远离。远离。六、电刺激愈合技术1.插入电极成骨插入电极成骨2.电磁场成骨电磁场成骨3.电场成骨电场成骨七、压电膜对骨生长的影响骨折处为骨折处为“-”极：极：1.Na+、K+靠近，使周围出现靠近，使周围出现PH7的碱性环境。的碱性环境。2.Ca 2+靠近，促进细胞膜的通透，且利于沉淀。靠近，促进细胞膜的通透，且利于沉淀。