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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,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,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,2.骨的各向异性及解剖部位的差异,3.骨干湿度的影响,4.加载速率的影响,加载速率-单位时间内载荷的增长量。,应变速率-单位时间内应变的改变量。,5.应力集中的影响,3.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,2.性别、年龄的影响,3.骨的脆性与年龄的关系,骨的力学性质及各种因素的影响,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,横断型,斜型,锯齿型,压缩,脆性,塑性,三. 剪切骨折,四. 扭转时斜面应力及螺旋骨折,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（1）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的需要。 （2）借调节血液中的Ca+2、H+1、HPO4-的浓度保持体内矿物质动态平衡。,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.骨的形态、构造,骨的形态,长骨 短骨 扁骨 不规则骨,骨的构造,骨质 骨髓 骨膜 关节软骨=0.0026,密质骨 松质骨,红骨髓 黄骨髓,3.骨的微观结构,密质骨,内、外环状骨板,Vockmann管,Harversion系统,Harversion 骨板,Harversion 管,骨间板,40cm3,80cm2,1600cm2,二.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,Galileo 发现加载于骨形态的关系 1834 Bell 骨可以使尽可能少的材料承担载荷 Ward 增加压缩载荷，可增加骨形成 Ludwig 重力、肌力对维持骨质量的必要性 1867 瑞士学者 骨的结构形态于承载大小、方向有关 Wollf 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,骨的最优设计原理,1.合理的截面,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12.1,2.中空的管状骨,3.骨小梁的桁架结构,（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,外力作用,成骨细胞、破骨细胞活性一致,成骨细胞活跃,骨形成,i =s,破骨细胞活跃,骨萎缩,i =s,is,i s,i s,is,检查Ca沉淀及溶解方法：,实验证明：,（1）X片 （2）测量波传播速度,（1）运动对骨的影响,（2）宇航员失重,（3）金属板接骨 功能替代,（4）腓骨替代胫骨,2.数学模型,s,u,o,生长系数,生长度,生长系数A,A很小,A较小,A很大,第六节 骨中的血液循环,主营养动脉,骺动脉,分布于骨膜的血管,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,血浆、白细胞,巨噬细胞 血小板 血细胞,3、骨痂改建期,（2）纤维骨痂期,骨内膜 成骨细胞,骨外膜 骨细胞,编织骨、软骨、纤维组织,二、骨愈合中骨痂强度,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,优点：良好塑型，限制再移位,手术内固定,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,夹板局部外固定,治疗原则：动静结合、医患结合,优点：简便经济,缺点：不利功能锻炼,缺点：功能替代，创伤，应力集中,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。,蠕变,松弛,滞后环,粘弹性模型,具有蠕变、松弛现象,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-,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！,四、骨的恒定电位,五、诱发电场影响骨重建的机