韧带肌腱的力学特性

韧带、肌腱的力学特性,韧带是使各骨块相互连结的致密结缔组织的索状物。肌腱是位于肌腹两端，把肌肉与骨连结在一起的索状或膜状致密结缔组织。(长肌的肌腱多呈圆索状，阔肌的肌腱阔而薄，呈膜状，又叫腱膜。 ),7,胶原纤维,别名：白纤维，新鲜时呈亮白色。组成：胶原蛋白。特点：韧性大，抗拉力强。作用：为组织提供强度和刚度。,9,肌腱、韧带的力学特性,纤维排列不同，力学特性不同。肌腱能承受最强的拉伸载荷。韧带受拉伸载荷时，由于纤维不成行，只有与主纤维方向完全一致的纤维首先被完全拉直而承受最大载荷；那些与主纤维方向不平行的纤维，只承受低载荷。,11,弹性纤维,别名：黄纤维，新鲜时呈黄色。组成：弹性蛋白。特点：富有弹性，容易被拉长及复原。作用：在组织受载时提供延展性。,胶原纤维和弹性纤维的特性：,胶原纤维未受载荷时呈波浪状。受低载荷时，胶原纤维稍有伸长，直到波浪状的纤维拉直，此时胶原纤维束迅速变刚硬，直到屈服点。然后发生非弹性变形，直到极限而断裂破坏。破坏时的变性范围为68%。弹性纤维受低载荷时，弹性纤维伸长很大。当达到极限破坏点时突然变刚硬，没有变形而突然断裂。,胶原纤维和弹性纤维的比例,胶原组织中弹性纤维和胶原纤维之间的比例随该组织功能的不同而不同，并影响组织的力学性能。,肌腱,主要功能：是把肌力传递到骨或筋膜。几乎完全由胶原纤维组成。在拉伸载荷下，其性能几乎与单独胶原纤维束的应变相一致。,韧带,功能：稳定关节、支持关节运动并防止过量运动。强度：在载荷下，决定韧带强度的主要因素是韧带的粗细、形状和载荷增加速度。韧带的横截面积影响其强度，与加载方向取向一致的纤维数越多越宽越厚，韧带的强度越大。韧带与骨一样，其强度和刚度随加载荷速度的增加而增大，当加载荷速度（变形率）增加4倍时，破坏时的载荷几乎增加了50%。,2017/11/27,18,韧带的组成,人体内的大多数韧带与肌腱一样主要由胶原纤维所组成。但脊柱中的两个韧带项韧带和黄韧带由2/3的弹性纤维参与构成，所以几乎完全表现为弹性性能。这些韧带具有特殊的功能，能保护神经根免受机械冲击，为脊柱提供内在稳定性。,人膝前交叉韧带拉伸破坏试验,区：载荷稍有增加，因波浪形胶原纤维拉直而韧带伸长。区：与加载方向取向相同的纤维完全拉直，组织的刚度迅速增加。组织开始变形并与载荷成线性关系。胶原纤维也开始出现微观破坏。区：应变超过68（屈服点）后，胶原纤维束出现进行性破坏。区：在达到组织能耐受的最大载荷时发生组织的巨大破坏。区：韧带伸长约68时，韧带完全破坏。虽然组织仍然连续，但已不能支持载荷。, 应力应变关系,四、肌腱、韧带所致的功能障碍,前交叉韧带试验,Noyes和Grood使用灵长类的膝前交叉韧带进行慢速（ 60秒，比体内损伤机制慢得多）和快速（0.6秒，与体内机制相似）拉伸破坏试验。结果慢加载荷速度：韧带的骨性止点是最弱的部分，可以发生胫骨棘撕脱。快加载荷速度：在2/3的测试样本中，最弱的部位在韧带。,制动实验,将灵长类动物在在体石膏中制动8周后进行拉伸破坏试验。结果：与对照组相比，这些动物的前交叉韧带最大破坏载荷下降40%，能量储存明显减少，制动韧带的刚度也明显减少，而伸长加大。,结论,关节在部分或完全制动后，需要较长时间（可长达1年）才能恢复正常的强度和刚度。当关节制动时，等长运动训练并不能模拟正常的生理载荷，所以不能防止韧带强度的降低。但关节制动期间进行等长运动训练有很多有益效果。老年化在韧带上产生的改变与制动引起的结果相似。韧带的强度和刚度随着年龄的增长有明显降低。,肌腱拉伸强度,健康肌腱的拉伸强度是肌肉强度的两倍。临床现象：肌肉断裂比肌腱断裂更为常见。,Protect(保護)：避免踝關節再受傷，可用繃帶加以保護。Rest(休息)：停止走動，讓受傷部位靜止休息，減少進一步傷害。Ice(冰敷)：讓受傷部位溫度降低，降低發炎反應和肌肉痙攣，每12小時冰敷1次，每次約5至10分鐘，不定時翻開、檢視，避免凍傷。Compression(加壓)：使用彈性繃帶緊包住腳踝，減輕腫脹。Elevation(抬高)：將腳抬高，高於心臟位置，增加靜脈和淋巴回流，加快恢復速度。,腱鞘,腱鞘就是套在肌腱外面的双层套管样密闭的滑膜管，是保护肌腱的滑液鞘。它分两层包绕着肌腱，两层之间一空腔即滑液腔，内有腱鞘滑液。内层与肌腱紧密相贴，外层衬于腱纤维鞘里面，共同与骨面结合，具有固