《康复运动学基础》PPT课件.ppt

运动学基础 浙江中医药大学附属第三医院骨伤科周国庆 运动的生物力学 生物力学 应用力学原理和方法对生物体中的力学问题进行定量研究的学科 作用于人体的力外力外界环境作用于人体的力内力人体内部各组织器官间相互作用的力 外力 重力支撑反作用力摩擦力流体作用力 人体在流体中运动时所承受的流体阻力 大小与运动速度 流体密度成正比 分析游泳运动机械的其他阻力 机械的重力 惯性力 摩擦力 弹力等所产生的阻力 利用外力是康复中肌力训练的基础 内力 肌肉收缩时产生的力各组织器官间的被动阻力各内脏器官的摩擦力内脏器官与固定装置间的阻力流体的阻力 体液在管道内流动所产生 各种内力相互适应 以维持最佳活动 同时也不断与外力相抗衡以适应人体生活的需要 骨组织的生物力学 骨骼系统的作用是保护内脏器官并为肌肉提供坚强的动力联系和附着点 以利于肌肉收缩和身体运动 而骨组织具有自我修复的能力 并能根据力学的需要改变其性能和外形 在一定的限度内 机械应力对骨结构的影响 机械应力与骨组织之间存在着一种生理平衡 在平衡状态 骨组织的成骨细胞和破骨细胞的活性是相同的 当应力增大时成骨细胞活跃 引起骨质增生 承载面增大 使应力下降 达到新的平衡 当应力下降时破骨细胞再吸收加强 骨组织量下降 使应力增加 骨的力学性能的基本概念 应力 应力表示结构内某一平面对外部负荷的反应 即外部载荷在单位面积上所产生的负荷 单位 每平方米牛顿 帕斯卡 N m2 Pa 应变 结构在载荷下某一点上所发生的变形 线应变 长度的改变 结构原长度 以百分比表示剪应变 在载荷下所发生的角改变 以弧度 rad 表示骨的应力 应变曲线 在载荷下以应力和应变的数值绘出的曲线 称为应力 应变曲线 其分区与载荷变形曲线相似 骨组织的加载荷变形曲线 非弹性区CD断裂点载B荷屈服点弹性区能量AD 变形 骨的力学性能 强度和刚度是骨的重要力学性能弹性模量 载荷变形曲线上弹性范围内任意一点的应力对应变的比值 即材料的刚度 亦即弹性区的曲线斜率 在曲线上 由载荷和变形显示的强度 用极限断裂点来表示 由能量储存显示的强度 用整个曲线下的面积大小来表示 骨组织的结构 骨骼由骨密质和骨松质组成 其区别在于孔隙率不同 孔隙率 指非矿物组织所占骨组织的比率 以百分比表示骨密质孔隙率5 30 承受更大的应力应变2 骨松质孔隙率30 90 承受更大的应变7 不同加载形式的骨性能 1 拉伸拉伸载荷是自骨的表面向外施加相等而相反的载荷 在骨内部产生拉应力和应变 2 压缩压缩载荷为加于骨表面的相等而方向相反的作用载荷 3 剪切剪切载荷作用时 载荷施加方向与骨表面平行 在骨内部产生剪切应力和应变 不同加载形式的骨性能 4 弯曲骨在弯曲时同时受到拉伸和压缩 拉应力和应变作用于中性轴的一侧 压应力和应变作用于另一侧 而在中性轴上 没有应力和应变 5 扭转载荷加于骨上使其沿轴线产生扭曲时 即形成扭转 6 复合载荷在人体 骨的载荷是复杂的 主要原因 骨骼的几何结构不规则 且始终受到多种不定的载荷 体育活动中骨骼的受力形式及其强度 骨骼承受压缩载荷的能力最强 弯曲载荷通常是在骨骼起杠杆作用时出现的 拉伸载荷常见于身体悬垂姿势中 骨的两端受到反向拉力 骨骼的扭转强度最小 因而过大的扭转载荷容易产生扭转性 螺旋型 骨折 肌肉活动对骨骼应力分布的影响 肌肉收缩所产生的压应力 与部分或全部拉应力相抵 从而降低或消除加于骨骼上的拉应力 肌肉收缩比其他任何方式使股骨颈有可能承受很高的载荷 关节软骨的生物力学