生物力學(xué)軟力學(xué)

1、按力學(xué)性質(zhì)分：按力學(xué)性質(zhì)分：一、分類：第五章 軟組織力學(xué)第一節(jié) 軟組織的基本生物力學(xué)特性主動軟組織：主動軟組織：不僅能被動承載，而且能主動做功。不僅能被動承載，而且能主動做功。被動軟組織：被動軟組織：只能被動承載。只能被動承載。肌肉皮膚、肌腱、韌帶、血管、軟骨柔軟易變形的組織柔軟易變形的組織機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 主動軟組織、被動軟組織主動軟組織、被動軟組織二、特性（一）柔軟易變形 （三）有預(yù)拉伸應(yīng)力 （二）具有不同程度的抗拉強度 （四）應(yīng)力、應(yīng)變非線性機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系曲線OO,正常生理工作段0,F強度儲備段特點是小應(yīng)力大變形（正常生理狀態(tài)的需要）

2、特點是沒有屈服段、展性強（大應(yīng)力不破壞的保證）OO,ABCDEF機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 （五）粘彈性 （六）趨近性機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 （應(yīng)力松弛 蠕變 滯后） （每次加、卸載循環(huán)下應(yīng)力應(yīng)變曲線都不重合）從力學(xué)觀點看，軟組織在靜息狀態(tài)是一種非均從力學(xué)觀點看，軟組織在靜息狀態(tài)是一種非均勻、各向異性不可壓縮的粘彈性材料，且它的勻、各向異性不可壓縮的粘彈性材料，且它的特性隨溫度和環(huán)境狀態(tài)而改變。在保持伸長時特性隨溫度和環(huán)境狀態(tài)而改變。在保持伸長時表現(xiàn)出應(yīng)力松弛，而在保持應(yīng)力時產(chǎn)生蠕變。表現(xiàn)出應(yīng)力松弛，而在保持應(yīng)力時產(chǎn)生蠕變。在循環(huán)加載卸載時要消耗能量，具有滯后環(huán)。在循環(huán)加載

3、卸載時要消耗能量，具有滯后環(huán)。三、研究方向（前沿） 1.實驗： 3.超微結(jié)構(gòu)與組織化學(xué)： 2.本構(gòu)方程： 由軟組織組成的整體器官 軟組織力學(xué)性質(zhì)的數(shù)學(xué)描述 離體軟組織取樣 在體軟組織性能綜合量 組織內(nèi)物質(zhì)傳輸和能量傳輸 組織內(nèi)生長與吸收 各種成分的幾何結(jié)構(gòu)及相互作用 各種化學(xué)成分的圖像分析機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 肌肉（骨骼肌）是肌肉（骨骼?。┦侨梭w運動系統(tǒng)重要的組人體運動系統(tǒng)重要的組成部分，是人體運動的成部分，是人體運動的動力來源?？梢哉f肌肉動力來源。可以說肌肉在生物力學(xué)研究中是最在生物力學(xué)研究中是最具吸引力、最有挑戰(zhàn)性具吸引力、最有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。肌肉的力的研究領(lǐng)域。肌肉的力學(xué)

4、性質(zhì)十分復(fù)雜，它跟學(xué)性質(zhì)十分復(fù)雜，它跟組成肌肉各種成份的力組成肌肉各種成份的力學(xué)特性有關(guān)，迄今為止學(xué)特性有關(guān)，迄今為止人們?nèi)匀辉诓粩嗟难芯咳藗內(nèi)匀辉诓粩嗟难芯亢吞剿髦?。和探索之中?機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第二節(jié) 肌肉的力學(xué)性質(zhì)（一）特點：一、肌肉的基本知識：（二）分類：（三）組成：肌纖維：肌內(nèi)膜、細胞核、肌漿、肌原纖維骨骼肌、心肌、平滑肌 構(gòu)造要素和收縮機理大致相同 結(jié)構(gòu)、功能和力學(xué)性質(zhì)不同肌原纖維：特殊的收縮蛋白 （肌動蛋白、肌漿球蛋白）柔軟易變形機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 （四）能量：（五）理化性質(zhì)：三磷酸腺苷（ATP)：其他儲存能量的物質(zhì)：磷酸肌酸 消耗化學(xué)能產(chǎn)生

5、機械能 機械功率等于收縮力乘以收縮速度是肌漿中的線粒體在收縮活動中生成的機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 （六）主動張力：肌肉既具有一般軟組織的力學(xué)性質(zhì)又有其獨具特點主動收縮產(chǎn)生張力。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 被動張力：松弛狀態(tài)下（不受刺激），肌肉沒有收縮時的張力。激活狀態(tài)下即肌肉受到刺激（不是負載），由于主動收縮產(chǎn)生的張力。主動張力：名詞解釋機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 松弛狀態(tài)：肌肉未受到神經(jīng)脈沖、電、化學(xué)等刺激時。激活狀態(tài)：肌肉受到神經(jīng)脈沖、電、化學(xué)等刺激時。主動張力是怎樣產(chǎn)生的呢？主動張力是怎樣產(chǎn)生的呢？ 骨骼?。汗趋兰。涸谏窠?jīng)、電、化學(xué)刺激下產(chǎn)生主動收縮。在神經(jīng)、電

6、、化學(xué)刺激下產(chǎn)生主動收縮。 心?。盒募。涸诟]房結(jié)發(fā)出的電信號下產(chǎn)生主動收縮。在竇房結(jié)發(fā)出的電信號下產(chǎn)生主動收縮。 平滑?。浩交。嚎梢宰园l(fā)的產(chǎn)生主動收縮?？梢宰园l(fā)的產(chǎn)生主動收縮。不受自主神經(jīng)控不受自主神經(jīng)控制。人體除心臟外內(nèi)臟器均由平滑肌組成，制。人體除心臟外內(nèi)臟器均由平滑肌組成，如腸、肝、脾、腎。如腸、肝、脾、腎。機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 （七）結(jié)構(gòu)：（七）結(jié)構(gòu)：1 1、鏡下觀察：、鏡下觀察：骨骼肌骨骼肌橫紋肌橫紋肌心肌心肌平滑肌平滑肌橫紋肌橫紋肌2 2、線粒體與毛細管的多少：、線粒體與毛細管的多少：線粒體少線粒體少磷酸肌酸多磷酸肌酸多毛細管少毛細管少可以暫

7、時性缺氧可以暫時性缺氧線粒體多線粒體多（大量）（大量）磷酸肌酸少磷酸肌酸少毛細管多（每根都有）毛細管多（每根都有）不可以暫時性缺氧不可以暫時性缺氧（不可須臾不足）（不可須臾不足）不屬于橫紋肌不屬于橫紋肌鏡下見不到明暗相間的條紋鏡下見不到明暗相間的條紋機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 aT baTbV0機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 3 3、細胞大?。骸⒓毎笮。? 4、肌纖維有序度：、肌纖維有序度：骨骼肌骨骼肌心肌心肌平滑肌平滑肌大大中中小小肌纖維排列肌纖維排列有序度高有序度高平直規(guī)則平直規(guī)則

8、肌纖維排列肌纖維排列有序度中有序度中不彎曲纏繞不彎曲纏繞肌纖維排列肌纖維排列有序度低有序度低彎曲纏繞呈螺旋彎曲纏繞呈螺旋機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 （八）功能：（八）功能： （運動的支配）（運動的支配）運動受運動受自主神經(jīng)控制自主神經(jīng)控制收縮可不必同步收縮可不必同步5 5、肌纖維節(jié)：、肌纖維節(jié)：肌節(jié)明顯肌節(jié)明顯工作范圍大工作范圍大23.523.5收縮速度快收縮速度快骨骼肌骨骼肌心肌心肌平滑肌平滑肌肌節(jié)不夠明顯肌節(jié)不夠明顯工作范圍小工作范圍小22.622.6收縮速度次收縮速度次無肌節(jié)無肌節(jié)收縮速度慢收縮速度慢運動不受運動不受任何神經(jīng)控制任何神經(jīng)控制收縮和松弛必同步

9、收縮和松弛必同步運動不受運動不受自主神經(jīng)控制自主神經(jīng)控制可自發(fā)的、節(jié)可自發(fā)的、節(jié)律性的收縮律性的收縮機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 豚鼠帶狀結(jié)腸?。ㄆ交。樵嚇佑^測其自發(fā)收縮的過程。豚鼠帶狀結(jié)腸?。ㄆ交。樵嚇佑^測其自發(fā)收縮的過程。值得注意的是：值得注意的是：不同長度的帶狀結(jié)腸肌其波形和張力大小不同長度的帶狀結(jié)腸肌其波形和張力大小都是不同的。都是不同的。對帶狀結(jié)腸肌（平滑肌對帶狀結(jié)腸?。ㄆ交?進行應(yīng)力松弛進行應(yīng)力松弛實驗時，也會出現(xiàn)自發(fā)收縮的現(xiàn)象。實驗時，也會出現(xiàn)自發(fā)收縮的現(xiàn)象。（九）力學(xué)性質(zhì)：（九）力學(xué)性質(zhì)：1 1、狀態(tài)：、狀態(tài)：允許攣縮允許攣縮研究是在強直

10、研究是在強直狀態(tài)下進行的狀態(tài)下進行的刺激頻率越高，產(chǎn)生的張力越大。當頻率足夠刺激頻率越高，產(chǎn)生的張力越大。當頻率足夠高（高于高（高于100HZ100HZ）時，張力達到最大值，且不）時，張力達到最大值，且不隨時間變化。這種狀態(tài)稱隨時間變化。這種狀態(tài)稱攣縮或強直狀態(tài)攣縮或強直狀態(tài)。 骨骼肌骨骼肌心肌心肌平滑肌平滑肌不允許攣縮不允許攣縮因心肌收縮張弛因心肌收縮張弛節(jié)律性很強節(jié)律性很強機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 活化度n神經(jīng)脈沖、電脈沖或化學(xué)刺激下，肌肉收縮產(chǎn)生張力，每次神經(jīng)脈沖、電脈沖或化學(xué)刺激下，肌肉收縮產(chǎn)生張力，每次激發(fā)可持續(xù)數(shù)十至數(shù)百毫秒。激發(fā)可持續(xù)數(shù)十至數(shù)百毫

11、秒。收縮力不隨時間和頻率變化收縮力不隨時間和頻率變化攣縮攣縮機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 2 2、近似：、近似：在松弛狀態(tài)下在松弛狀態(tài)下應(yīng)力很小應(yīng)力很小可以忽略不計?？梢院雎圆挥?。骨骼肌骨骼肌心肌心肌平滑肌平滑肌在松弛狀態(tài)下在松弛狀態(tài)下應(yīng)力很小應(yīng)力很小但不可以忽略不計。但不可以忽略不計。松弛狀態(tài)下的應(yīng)力是心臟功能至關(guān)重要的因素。松弛狀態(tài)下的應(yīng)力是心臟功能至關(guān)重要的因素。因心博量取決于舒張末期的容積，舒張末期的因心博量取決于舒張末期的容積，舒張末期的容積又取決于舒張狀態(tài)時心肌的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。容積又取決于舒張狀態(tài)時心肌的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束

12、 （十）實驗：（十）實驗：1 1、樣品：、樣品：骨骼肌骨骼肌心肌心肌平滑肌平滑肌縫匠肌縫匠肌蛙的蛙的乳突肌乳突肌貓兔等小動物的貓兔等小動物的光衍射鏡要得光衍射鏡要得到明暗相間的到明暗相間的衍射條紋肌肉衍射條紋肌肉樣品必須很薄。樣品必須很薄。分離的心室的乳突肌分離的心室的乳突肌沒有很強的起搏能力沒有很強的起搏能力所以能在無刺激狀態(tài)所以能在無刺激狀態(tài)下進行實驗。下進行實驗。肌纖維較細可以通過擴散維持活性肌纖維較細可以通過擴散維持活性24482448小時。小時。機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 擴散液：擴散液：95%02,5%CO295%02,5%CO2混合氣體的混合氣體的

13、Krebs-RingerKrebs-Ringer溶液溶液2 2、條件：、條件：骨骼肌骨骼肌心肌心肌平滑肌平滑肌可強直狀態(tài)可強直狀態(tài)可松弛狀態(tài)可松弛狀態(tài)可離體實驗可離體實驗可離體或在體實驗可離體或在體實驗（取決于動物的大小）（取決于動物的大?。C動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 說明：說明：除心臟外人體內(nèi)臟器官均有平滑肌組成除心臟外人體內(nèi)臟器官均有平滑肌組成不同器官平滑肌的組織結(jié)構(gòu)、功能、力不同器官平滑肌的組織結(jié)構(gòu)、功能、力學(xué)性質(zhì)有顯著差異，很難用統(tǒng)一標準刻學(xué)性質(zhì)有顯著差異，很難用統(tǒng)一標準刻畫它。畫它。種類多其機械性能復(fù)雜種類多其機械性能復(fù)雜細胞小細胞小平滑肌的研究比骨骼

14、肌、心肌的研究復(fù)雜的多平滑肌的研究比骨骼肌、心肌的研究復(fù)雜的多機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 （一）基本結(jié)構(gòu)：（一）基本結(jié)構(gòu)：二、骨骼肌的結(jié)構(gòu)和收縮機理二、骨骼肌的結(jié)構(gòu)和收縮機理肌纖維肌纖維肌束肌束肌肉肌肉機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 骨骼肌由平行排列的許多肌束組成，骨骼肌由平行排列的許多肌束組成，肌束中包含著許多平行排列的肌纖維。肌束中包含著許多平行排列的肌纖維。肌纖維是構(gòu)成肌肉的基本單位（是細胞）。肌纖維是構(gòu)成肌肉的基本單位（是細胞）。肌原纖維肌原纖維肌纖維肌纖維小肌束小肌束大肌束大肌束肌肌 肉肉肌肌 群群1 1、肌纖維構(gòu)成：、肌纖

15、維構(gòu)成：肌內(nèi)膜：肌內(nèi)膜：細胞核：細胞核：肌漿：肌漿：肌原纖維：肌原纖維：外膜和內(nèi)膜外膜和內(nèi)膜肌核多個，位于肌膜下；肌核多個，位于肌膜下；活動期生成活動期生成ATPATP肌質(zhì)中含大量與細胞長軸平行的肌質(zhì)中含大量與細胞長軸平行的成束排列的肌原纖維成束排列的肌原纖維蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 它本身是個細胞，有膜、核、質(zhì)、肌原纖維。它本身是個細胞，有膜、核、質(zhì)、肌原纖維。骨骼肌細胞的骨骼肌細胞的LMLM結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：骨骼肌細胞的形態(tài)骨骼肌細胞的形態(tài)長圓柱形長圓柱形心肌細胞的形態(tài)心肌細胞的形態(tài)分支短桿狀分支短桿狀平滑肌細胞的形態(tài)平滑肌細胞的形態(tài)梭形梭形肌原纖維是肌細胞特有的重要組成部

16、分，肌原纖維是肌細胞特有的重要組成部分，它是肌肉細胞的收縮單位。它是肌肉細胞的收縮單位。 圖7 -6 骨 骼 肌 細 胞 超 微 結(jié) 構(gòu) 立 體 模 式 圖 I 帶 Z A 帶 H I 帶 Z 三 聯(lián) 體 橫 小 管 終 池 肌 膜 骨骼肌細胞骨骼肌細胞2211PrPrTc aTbaTbV0bPabeC機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 心肌細胞的心肌細胞的LMLM結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：胞核胞核1 12 2個，個，位于心肌纖維中央；位于心肌纖維中央；有閏盤；有閏盤；也可見橫紋也可見橫紋 圖7 -1 1 心 肌 細 胞 超 微 結(jié) 構(gòu) 立 體 模 式 圖 橫 小 管 Z 線 肌 膜 肌 漿 網(wǎng) 橫 小 管

17、 M線 M線 線 粒 體 線 粒 體 橫 小 管 橫 小 管 Z 線 終 池 平滑肌細胞的平滑肌細胞的LMLM結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：胞核一個，位于中央；胞核一個，位于中央；核周圍有模糊的縱紋；核周圍有模糊的縱紋；無橫紋（無明暗相間的無橫紋（無明暗相間的條紋）條紋）肌原纖維肌原纖維肌膜肌膜橫小管橫小管，又稱，又稱T T小管小管可將肌膜的興奮迅速同可將肌膜的興奮迅速同步地傳導(dǎo)至肌纖維內(nèi)部步地傳導(dǎo)至肌纖維內(nèi)部肌質(zhì)網(wǎng)肌質(zhì)網(wǎng)是肌纖維內(nèi)高度發(fā)達的是肌纖維內(nèi)高度發(fā)達的滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，形成形成縱小管縱小管，又稱，又稱L L小管小管；終池終池 ；三聯(lián)體三聯(lián)體功能：功能：濃縮、儲存、釋放濃縮、儲存、釋放CaCa2+

18、2+ 骨骼肌細胞的骨骼肌細胞的EMEM結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 心肌細胞的心肌細胞的EMEM結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：終池扁?。唤K池扁??；形成二聯(lián)體；形成二聯(lián)體；T T小管位于小管位于Z Z線水平；線水平；閏盤的橫位有中間連閏盤的橫位有中間連接和橋粒；接和橋粒；縱位有縫隙連接縱位有縫隙連接群：群： A A帶帶帶中有兩種肌絲；帶中有兩種肌絲；與肌球蛋白絲同長；與肌球蛋白絲同長；H H帶帶帶中無肌動蛋白絲；帶中無肌動蛋白絲；M M線、盤線、盤HH中連接相鄰肌球蛋白絲。中連接相鄰肌球蛋白絲。I I帶帶只是肌動蛋白絲；只是肌動蛋白絲；Z Z線、盤線、盤II中連接肌動蛋白絲。中連接肌動蛋白絲。（

19、相鄰兩（相鄰兩Z Z線之間稱肌節(jié)）線之間稱肌節(jié)）收縮時長度不變收縮時長度不變收縮時長度變化收縮時長度變化收縮時長度變化收縮時長度變化明暗相間的橫紋，橫紋排列呈周期性。明暗相間的橫紋，橫紋排列呈周期性。機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 2 2、肌原纖維構(gòu)造：、肌原纖維構(gòu)造：肌原纖維結(jié)構(gòu)：肌原纖維結(jié)構(gòu)：機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 肌絲（肌原纖維）的分子結(jié)構(gòu)肌絲（肌原纖維）的分子結(jié)構(gòu)粗肌絲：粗肌絲：由許多肌球蛋白分子或稱肌凝蛋白分子按由許多肌球蛋白分子或稱肌凝蛋白分子按特定規(guī)律排列而成特定規(guī)律排列而成 肌球蛋白分子，其頭部有一膨大部肌球蛋白分子，其頭部有一膨大部-橫

20、橋橫橋：能與細肌絲上的結(jié)合位點發(fā)生可逆性結(jié)合；能與細肌絲上的結(jié)合位點發(fā)生可逆性結(jié)合；具有具有ATPATP酶的作用，與結(jié)合位點結(jié)合后酶的作用，與結(jié)合位點結(jié)合后, , 分分解解ATPATP提供橫橋扭動提供橫橋扭動( (肌絲滑行肌絲滑行) )和作功的能量。和作功的能量。 粗肌絲：粗肌絲： 由肌球蛋白（肌凝蛋白）組成由肌球蛋白（肌凝蛋白）組成肌球蛋白（肌漿球蛋白）結(jié)構(gòu)肌球蛋白（肌漿球蛋白）結(jié)構(gòu) 由肌凝蛋白組成由肌凝蛋白組成每一根粗肌絲上有許多細小的橋樣突起，每一根粗肌絲上有許多細小的橋樣突起，稱橫橋，在粗肌絲上作螺旋狀成對排列。稱橫橋，在粗肌絲上作螺旋狀成對排列。 肌動（纖肌動（纖) )蛋白分子蛋白分

21、子細肌絲：細肌絲： 原肌球蛋白分子原肌球蛋白分子 肌鈣（原）蛋白分子肌鈣（原）蛋白分子肌動蛋白：肌動蛋白：表面有與橫橋結(jié)合的位點，靜息表面有與橫橋結(jié)合的位點，靜息 時被原肌球蛋白掩蓋；時被原肌球蛋白掩蓋；原肌球蛋白：原肌球蛋白：靜息時掩蓋橫橋結(jié)合位點；靜息時掩蓋橫橋結(jié)合位點；肌鈣蛋白：肌鈣蛋白：與與Ca2+Ca2+結(jié)合變構(gòu)后結(jié)合變構(gòu)后, ,使原肌球蛋使原肌球蛋 白位移，暴露出結(jié)合位點。白位移，暴露出結(jié)合位點。 細肌絲：細肌絲：由肌纖蛋白、原肌凝蛋白、肌鈣蛋白質(zhì)組成由肌纖蛋白、原肌凝蛋白、肌鈣蛋白質(zhì)組成肌原纖維肌原纖維NoImage機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 肌絲的分子組成肌絲的分子組成

22、單個：單個：細肌絲細肌絲粗肌絲粗肌絲mdml3-1052mdml-2102 . 15 . 1分子頭成對出現(xiàn)分子頭成對出現(xiàn)02-01201043. 1180m平行排列平行排列橫向保持一定距離橫向保持一定距離相互對插相互對插一根粗肌絲被六根細肌絲包圍一根粗肌絲被六根細肌絲包圍（一根細肌絲被三根粗肌絲包圍）一根細肌絲被三根粗肌絲包圍）機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 （二）收縮機理：1、觀察儀器：2、觀察試樣：光學(xué)顯微鏡 電子顯微鏡 光衍射儀小青蛙的縫匠肌3、橫橋?qū)W說（肌絲滑行學(xué)說）：肌纖維收縮并不是肌纖維中肌絲本身的縮短或卷曲，肌纖維收縮并不是肌纖維中肌絲本身的縮短或卷曲

23、，而是細肌絲在粗肌絲之間滑行的結(jié)果。而是細肌絲在粗肌絲之間滑行的結(jié)果。肌絲滑行使肌節(jié)長度縮短，肌原纖維縮短表現(xiàn)為肌纖肌絲滑行使肌節(jié)長度縮短，肌原纖維縮短表現(xiàn)為肌纖維收縮。維收縮。 機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 肌纖維處于靜息狀態(tài)時肌纖維處于靜息狀態(tài)時肌動蛋白單體上能與肌球蛋白頭部相結(jié)合的位點被肌動蛋白單體上能與肌球蛋白頭部相結(jié)合的位點被遮蓋，橫橋無法與位點結(jié)合。遮蓋，橫橋無法與位點結(jié)合。即肌球蛋白分子的頭部貼近肌動蛋白纖即肌球蛋白分子的頭部貼近肌動蛋白纖維上，但沒有接觸維上，但沒有接觸。 機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 NoImage當肌纖維興奮時當肌纖維興奮時引起肌鈣蛋白構(gòu)型發(fā)生改

24、變，牽拉原肌球蛋白移位，將肌動蛋引起肌鈣蛋白構(gòu)型發(fā)生改變，牽拉原肌球蛋白移位，將肌動蛋白上與橫橋結(jié)合的位點暴露出來，引發(fā)橫橋與肌動蛋白結(jié)合。白上與橫橋結(jié)合的位點暴露出來，引發(fā)橫橋與肌動蛋白結(jié)合。肌球蛋白的頭部具有肌球蛋白的頭部具有ATPATP酶活性。當頭部與細肌絲的肌動蛋白接酶活性。當頭部與細肌絲的肌動蛋白接觸時，觸時，ATPATP酶被激活，分解酶被激活，分解ATPATP并釋放能量，使橫橋屈動，并釋放能量，使橫橋屈動，使肌使肌絲產(chǎn)生相對滑動。絲產(chǎn)生相對滑動。即肌球蛋白分子的頭部突起，橫橋粘接于即肌球蛋白分子的頭部突起，橫橋粘接于肌動蛋白纖維上，產(chǎn)生張力，橫橋使兩肌肌動蛋白纖維上，產(chǎn)生張力，橫橋

25、使兩肌絲發(fā)生相對滑動，收縮做功。絲發(fā)生相對滑動，收縮做功。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 松弛時：頭部匍匐松弛時：頭部匍匐 受刺激：頭部凸起受刺激：頭部凸起注：注：收縮過程中，肌微絲、分子頭、周圍組收縮過程中，肌微絲、分子頭、周圍組織都會有彈性。織都會有彈性。收縮如同拉拽繩索的動作一樣。收縮如同拉拽繩索的動作一樣。能量可由能量可由ATPATP供給。（當供給。（當ATPATP缺乏時缺乏時）當肌纖維舒張時當肌纖維舒張時引起肌鈣蛋白構(gòu)型復(fù)原，牽拉原肌球蛋白又回歸原位，引起肌鈣蛋白構(gòu)型復(fù)原，牽拉原肌球蛋白又回歸原位，將肌動蛋白上與橫橋結(jié)合的位點掩蓋起來，橫橋停止

26、扭將肌動蛋白上與橫橋結(jié)合的位點掩蓋起來，橫橋停止扭動，與肌動蛋白脫離，細肌絲滑出，肌節(jié)恢復(fù)原長度。動，與肌動蛋白脫離，細肌絲滑出，肌節(jié)恢復(fù)原長度。機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 HillHill方程：方程：可描述骨骼肌的力學(xué)性質(zhì)。可描述骨骼肌的力學(xué)性質(zhì)。三、希爾方程三、希爾方程與心肌、平滑肌相比，對骨骼肌研究的比較深入。與心肌、平滑肌相比，對骨骼肌研究的比較深入。HillHill方程：方程：可描述骨骼肌的功能狀態(tài)?？擅枋龉趋兰〉墓δ軤顟B(tài)。上世紀上世紀 30 30 年代年代, Hill , Hill 的經(jīng)典性的工作的經(jīng)典性的工作, ,奠定了奠定了骨骼肌力學(xué)的基礎(chǔ)骨骼肌

27、力學(xué)的基礎(chǔ). . HillHill方程是肌肉力學(xué)中最有方程是肌肉力學(xué)中最有名的方程，是骨骼肌的力學(xué)基礎(chǔ)名的方程，是骨骼肌的力學(xué)基礎(chǔ)機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 （一）試樣：（一）試樣：青蛙的縫匠肌青蛙的縫匠?。ǘ┟枋觯海ǘ┟枋觯汗趋兰≡趶娭睜顟B(tài)下快速釋放時骨骼肌在強直狀態(tài)下快速釋放時張力張力T T收縮速度收縮速度V V之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 （三）方程：兩端夾緊兩端夾緊, ,保持保持固定長度為固定長度為L L0 0；然后將肌肉的一端松開然后將肌肉的一端松開, ,使其張力降為使其張力降為 T T在強在強

28、直狀態(tài)下快速釋放，直狀態(tài)下快速釋放，釋放后，立即測得釋放后，立即測得T T和和V,TV,T和和V V之間的經(jīng)驗公式之間的經(jīng)驗公式就是就是HillHill方程方程機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 Hill 不僅測定 T 與 V的關(guān)系,還測定了肌肉縮短時產(chǎn)生的熱量,以及維持攣縮狀態(tài)所需的熱量. L L小于小于L L0 0,T,T小于小于T T0 0則肌肉纖維以速度則肌肉纖維以速度 v v 縮短縮短. . 以足夠高的頻率和電壓加電刺激以足夠高的頻率和電壓加電刺激, ,使攣縮產(chǎn)使攣縮產(chǎn)生生張力為張力為T T0 0；實驗繪圖理論推得它的數(shù)學(xué)表達式為：式中a、b、T0是獨立的常數(shù)，都是肌肉的初始長度、環(huán)

29、境溫度和成分、鈣離子的濃度以及藥品等因素的函數(shù)。強直狀態(tài)下的蛙縫匠肌快速釋放實驗中測得的強直狀態(tài)下的蛙縫匠肌快速釋放實驗中測得的機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 攣縮狀態(tài)的蛙縫匠肌快速釋放實驗中測得的等張收攣縮狀態(tài)的蛙縫匠肌快速釋放實驗中測得的等張收縮時縮時 T , v 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)與 Hill 方程相比較（引自方程相比較（引自 實驗室）實驗室）Hill方程的理論推導(dǎo)：（T、V、T0的關(guān)系）據(jù)能量守恒定律有 E=QA+QS+P肌纖維單位時間內(nèi)釋放的能量E； 保持的熱量QA; 收縮的熱量QS; 所做的功 P設(shè)：Hill測定：E-QA = b(T0-T)Hill假定：QS = a V功率：P =

30、T V機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 Hill方程也可以寫成如下形式：TbVVaT0式中V0是T=0是速度的最大值。且V0是bT0 / a機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 （四）方程的使用條件：骨骼肌強直狀態(tài)快速釋放方程不能描述：肌肉未受刺激，沒有主動收縮的狀態(tài)單收縮狀態(tài)緩慢釋放機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 （一）模型的建立：四、三元素模型三元素的串并聯(lián)組成機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 1、收縮元TaTTbV0骨骼肌的三元素模型骨骼肌的三元素模型表示在激活狀態(tài)下肌肉的力學(xué)性質(zhì)。（二）各元素的特性：在靜息狀態(tài)下肌張力為零，但受刺激后可收縮。能反映粗肌絲和細肌絲相對運動形成的張力

31、，即主動張力部分。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 代表可以相對滑動的肌漿球蛋白和肌動蛋白纖代表可以相對滑動的肌漿球蛋白和肌動蛋白纖維絲維絲, ,其張力與它們之間的橫橋數(shù)目有關(guān)其張力與它們之間的橫橋數(shù)目有關(guān). .松弛松弛狀態(tài)下狀態(tài)下, ,張力為零；張力為零；2 2、串聯(lián)彈性元、串聯(lián)彈性元表示兩種肌絲、橫橋、表示兩種肌絲、橫橋、Z Z盤以盤以及結(jié)蹄組織本身固有的彈性。及結(jié)蹄組織本身固有的彈性?？稍O(shè)它是完全彈性體；可設(shè)它是完全彈性體；機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 TaTTbV0骨骼肌的三元素模型骨骼肌的三元素模型3 3、并聯(lián)彈性元、并聯(lián)彈性元表示松弛（靜息）狀態(tài)下肌

32、肉表示松弛（靜息）狀態(tài)下肌肉的力學(xué)性質(zhì)，即被動張力部分。的力學(xué)性質(zhì)，即被動張力部分。松弛態(tài)下松弛態(tài)下肌肉力學(xué)性質(zhì)肌肉力學(xué)性質(zhì)兩種肌絲、兩種肌絲、橫橋、橫橋、Z盤盤的彈性的彈性激活態(tài)下激活態(tài)下肌肉力學(xué)性質(zhì)肌肉力學(xué)性質(zhì)歸納：歸納：（三）意義：（五）改進：描述了Hill方程不能描述的狀態(tài)表明了活的肌肉由三個元素組成（四）使用條件：主動張力、被動張力可以分開，彼此獨立。即收縮狀態(tài)不影響松弛狀態(tài)。松弛狀態(tài)下應(yīng)力很小，可以忽略。可以有三元素、二元素、一元素模型。Hill Hill 模型的發(fā)展狀況模型的發(fā)展狀況幾十年來的實踐表明幾十年來的實踐表明, ,對于骨骼肌的性質(zhì)來說：對于骨骼肌的性質(zhì)來說： Hill

33、Hill 方程和模型仍然是一種良好的近似方程和模型仍然是一種良好的近似. . 到目前為止到目前為止, ,這也是唯一可操作的模型這也是唯一可操作的模型. . 當務(wù)之急不在于新的、更完善的理論的探索當務(wù)之急不在于新的、更完善的理論的探索和更完備的本構(gòu)關(guān)系的尋求和更完備的本構(gòu)關(guān)系的尋求, ,而在于肌肉（肌而在于肌肉（肌群）力的在體無創(chuàng)監(jiān)測方法的研究群）力的在體無創(chuàng)監(jiān)測方法的研究, ,這無論對這無論對于骨和關(guān)節(jié)的受力分析、骨折的治療的方法于骨和關(guān)節(jié)的受力分析、骨折的治療的方法選擇和參數(shù)優(yōu)化選擇和參數(shù)優(yōu)化, ,以及運動生物力學(xué)等都有重以及運動生物力學(xué)等都有重大的實用意義大的實用意義. .在這方面在這方面

34、,Hill ,Hill 模型理論有可模型理論有可能發(fā)揮它的獨特的作用能發(fā)揮它的獨特的作用. .1、元素的取舍：（六）希爾模型應(yīng)用于心肌可以有三元素、二元素模型。 人們期望將骨胳肌的人們期望將骨胳肌的HillHill方程和模型方程和模型用于心肌。但經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，用于心肌。但經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，在心肌收縮在心肌收縮情況下，當其纖維很短，以至松弛狀態(tài)情況下，當其纖維很短，以至松弛狀態(tài)應(yīng)力可以忽略不計時，應(yīng)力可以忽略不計時，HillHill模型可用于模型可用于心肌。這時由串聯(lián)彈性元素和收縮元素心肌。這時由串聯(lián)彈性元素和收縮元素所組成的二元素模型有效。所組成的二元素模型有效。 如果心肌纖維比較長，以至松弛張力必如

35、果心肌纖維比較長，以至松弛張力必須考慮時，應(yīng)采用須考慮時，應(yīng)采用HillHill三元素模型。三元素模型。為了確定為了確定HillHill三元素模型中各個元素的三元素模型中各個元素的參數(shù)，做了大量實驗，實驗結(jié)果表明：參數(shù)，做了大量實驗，實驗結(jié)果表明： 彈性元素的彈性模量是肌纖維長度的彈性元素的彈性模量是肌纖維長度的函數(shù)。函數(shù)。 心肌的力心肌的力- -速度不能用速度不能用HillHill方程表示方程表示, ,因此因此HillHill三元素模型就十分復(fù)雜三元素模型就十分復(fù)雜, ,目目前尚無有效方法能唯一確定這些元素前尚無有效方法能唯一確定這些元素的性質(zhì)。的性質(zhì)。2、引用活化因子：活化函數(shù)t fdPd

36、VC* 未受刺激時心肌力學(xué)性質(zhì) 心肌瞬時張力和伸長比有下列關(guān)系心肌瞬時張力和伸長比有下列關(guān)系 對心肌一定的應(yīng)變率進行循環(huán)加載對心肌一定的應(yīng)變率進行循環(huán)加載和卸載時，應(yīng)力和卸載時，應(yīng)力- -應(yīng)變曲線穩(wěn)定顯示應(yīng)變曲線穩(wěn)定顯示滯后環(huán)滯后環(huán)dTdTe e/d=(T/d=(Te e+)+)* * 平滑肌的被動張力和主動張力平滑肌的被動張力和主動張力1 1被動張力不可忽略被動張力不可忽略 骨骼肌在未激活狀態(tài)下的被動張力比激骨骼肌在未激活狀態(tài)下的被動張力比激活狀態(tài)下產(chǎn)生的主動張力小得多，通?？梢曰顮顟B(tài)下產(chǎn)生的主動張力小得多，通常可以忽略不計；忽略不計； 心肌的被動張力雖然不可忽略，但通常心肌的被動張力雖然不

37、可忽略，但通常比主動張力??；比主動張力??； 平滑肌的被動張力可等于或大于主動張平滑肌的被動張力可等于或大于主動張力，這是平滑肌異于骨骼肌和心肌的另一特力，這是平滑肌異于骨骼肌和心肌的另一特點。點。（七）希爾模型應(yīng)用于平滑?。ㄆ撸┫柲Ｐ蛻?yīng)用于平滑肌2. 2. 被動張力對主動張力的依賴關(guān)系被動張力對主動張力的依賴關(guān)系 對于骨胳肌，它的主動收縮機制并不影對于骨胳肌，它的主動收縮機制并不影響它的特性，其主動張力和被動張力是獨響它的特性，其主動張力和被動張力是獨立的、可分的，在立的、可分的，在HillHill模型中用收縮元和模型中用收縮元和并聯(lián)彈性元表示。并聯(lián)彈性元表示。 對于平滑肌，要設(shè)法消除其自發(fā)

38、活性，對于平滑肌，要設(shè)法消除其自發(fā)活性，研究其松弛態(tài)下的被動張力。研究其松弛態(tài)下的被動張力。采用三種方法：采用三種方法：1.1.溫度降到溫度降到-20-20度以下。度以下。2.2.消除自由鈣。消除自由鈣。3.3.加腎上腺素。加腎上腺素。 實驗結(jié)果表明：平滑肌松弛態(tài)力學(xué)性質(zhì)實驗結(jié)果表明：平滑肌松弛態(tài)力學(xué)性質(zhì)依賴于其激活態(tài)，因此將它的張力分為主依賴于其激活態(tài)，因此將它的張力分為主動張力和被動張力是不行的。動張力和被動張力是不行的。五、長度張力的關(guān)系肌纖維被牽拉或縮短時張力的變化，主要歸因于肌節(jié)結(jié)構(gòu)的變化。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 當肌節(jié)處于松弛狀態(tài)，當肌節(jié)處于松弛狀態(tài)，靜息長度肌節(jié)長度靜

39、息長度肌節(jié)長度2.02.252.02.25微米時，微米時，肌絲間充分重疊，肌絲間充分重疊，橫橋數(shù)量最多，橫橋數(shù)量最多，能產(chǎn)生最大的張力。能產(chǎn)生最大的張力。張力與肌節(jié)長度關(guān)系張力與肌節(jié)長度關(guān)系機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 肌節(jié)長度肌節(jié)長度3.53.5微米時，微米時，肌絲間幾乎沒有重疊，肌絲間幾乎沒有重疊，所以不能產(chǎn)生主動張力。所以不能產(chǎn)生主動張力。張力與肌節(jié)長度關(guān)系張力與肌節(jié)長度關(guān)系機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 如果肌肉被拉長超過如果肌肉被拉長超過了靜息長度，張力也了靜息長度，張力也逐漸下降。逐漸下降。（因為此時肌節(jié)被拉（因為此時肌節(jié)被拉長，肌絲間的接觸少長，肌絲間的接觸少張力會降低

40、。張力會降低。)只剩下被動張力了。只剩下被動張力了。肌節(jié)長度肌節(jié)長度1.652.01.652.0微米時，肌絲重疊微米時，肌絲重疊干擾了橫橋的形成干擾了橫橋的形成張力開始慢慢下降。張力開始慢慢下降。張力與肌節(jié)長度關(guān)系張力與肌節(jié)長度關(guān)系機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 如果肌纖維的長度如果肌纖維的長度縮短，張力開始慢縮短，張力開始慢慢下降。慢下降。肌節(jié)長度小于肌節(jié)長度小于1.651.65微微米時，粗肌絲滑到了米時，粗肌絲滑到了Z Z線，橫橋數(shù)目減少，線，橫橋數(shù)目減少，張力大幅度降低。張力大幅度降低。張力與肌節(jié)長度關(guān)系張力與肌節(jié)長度關(guān)系外半徑厚度iirhrhrhd2211機動 目錄 上頁 下頁 返

41、回 結(jié)束 隨著肌纖維的長度隨著肌纖維的長度過短，張力在慢慢過短，張力在慢慢下降后迅速降低。下降后迅速降低。因為肌絲過度重疊因為肌絲過度重疊干擾了橫橋的形成干擾了橫橋的形成。張力張力六、負荷六、負荷- -速度關(guān)系速度關(guān)系 肌肉向心縮短或離心收縮延長的速肌肉向心縮短或離心收縮延長的速度與恒定的負荷之間存在一定的關(guān)系。度與恒定的負荷之間存在一定的關(guān)系。向心縮短向心縮短離心收縮離心收縮等長收縮等長收縮肌肉縮短，肌肉縮短，產(chǎn)生關(guān)節(jié)運動產(chǎn)生關(guān)節(jié)運動肌肉伸長，肌肉伸長，關(guān)節(jié)運動減慢關(guān)節(jié)運動減慢肌肉不變，肌肉不變，保持一定姿勢保持一定姿勢肌肉向心收縮時縮短的速度與所受外界負荷肌肉向心收縮時縮短的速度與所受外界

42、負荷成反比關(guān)系。成反比關(guān)系。當外界負荷為零時，肌肉當外界負荷為零時，肌肉縮短的速度最快：隨著負荷縮短的速度最快：隨著負荷逐漸增加，肌肉縮短的越來逐漸增加，肌肉縮短的越來越慢；越慢；當負荷與肌肉產(chǎn)生的最大當負荷與肌肉產(chǎn)生的最大張力相等時，肌肉縮短的速張力相等時，肌肉縮短的速度為零，肌肉做等長收縮；度為零，肌肉做等長收縮；如果負荷繼續(xù)增加，肌肉如果負荷繼續(xù)增加，肌肉做離心收縮，負荷越大肌肉做離心收縮，負荷越大肌肉伸長越快。伸長越快。七、張力與時間的關(guān)系七、張力與時間的關(guān)系 肌肉產(chǎn)生的張力與收肌肉產(chǎn)生的張力與收縮的時間成正比。收縮縮的時間成正比。收縮的時間越長產(chǎn)生的張力的時間越長產(chǎn)生的張力越大，直到

43、達最大張力。越大，直到達最大張力。八、八、 骨骼肌結(jié)構(gòu)的影響骨骼肌結(jié)構(gòu)的影響 肌肉由收縮成分即肌節(jié)組成，肌節(jié)肌肉由收縮成分即肌節(jié)組成，肌節(jié)能產(chǎn)生主動張力，收縮成分的排列方式能產(chǎn)生主動張力，收縮成分的排列方式顯著影響了肌肉的收縮功能。顯著影響了肌肉的收縮功能。越多肌節(jié)呈串聯(lián)排列，肌原纖維越長；越多肌節(jié)呈串聯(lián)排列，肌原纖維越長；越多肌節(jié)呈并聯(lián)排列，肌原纖維橫截面越多肌節(jié)呈并聯(lián)排列，肌原纖維橫截面積就越大；積就越大；肌肉能產(chǎn)生的張力與肌原纖維的橫截肌肉能產(chǎn)生的張力與肌原纖維的橫截面積大小成正比。如股四頭肌。面積大小成正比。如股四頭肌。肌肉收縮速度與范圍與肌原纖維的長肌肉收縮速度與范圍與肌原纖維的長度

44、成正比。如縫匠肌。度成正比。如縫匠肌。九、九、 疲勞的影響疲勞的影響 肌肉收縮和舒張都依賴于肌肉收縮和舒張都依賴于ATPATP的生成。的生成。 如果肌肉有足夠的氧和營養(yǎng)供給分解如果肌肉有足夠的氧和營養(yǎng)供給分解產(chǎn)生產(chǎn)生ATPATP，肌肉就能維持長時間的連續(xù)，肌肉就能維持長時間的連續(xù)低頻率收縮。低頻率收縮。 該收縮頻率必須低至使肌肉收縮過程該收縮頻率必須低至使肌肉收縮過程中中ATPATP分解與合成的速率相等。分解與合成的速率相等。如果刺激頻率過快，超出了如果刺激頻率過快，超出了ATPATP代償速率，代償速率，肌肉的收縮反映逐漸減弱最后為零。肌肉的收縮反映逐漸減弱最后為零。 在持續(xù)的刺激下肌肉的張力

45、降低的現(xiàn)在持續(xù)的刺激下肌肉的張力降低的現(xiàn)象稱為肌疲勞。象稱為肌疲勞。意義：第三節(jié) 血管的力學(xué)性質(zhì)血管是循環(huán)系統(tǒng)中的主要部分之一，血管是循環(huán)系統(tǒng)中的主要部分之一，是血是血液流動的基礎(chǔ)。與研究心血管疾病有直接液流動的基礎(chǔ)。與研究心血管疾病有直接關(guān)系。關(guān)系。血管壁的性質(zhì)與研究病理機制、診斷、治血管壁的性質(zhì)與研究病理機制、診斷、治療密切相關(guān)。療密切相關(guān)。因此，對血管的研究成為現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)的因此，對血管的研究成為現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)的一項重大課題之一。一項重大課題之一。血管壁的知識能研制和評價人造血管、人血管壁的知識能研制和評價人造血管、人造器官。造器官。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 方法：在體實驗：在體

46、實驗：如測血管內(nèi)壓及外徑的變化如測血管內(nèi)壓及外徑的變化但實驗條件無法準確的控制，則測量精度但實驗條件無法準確的控制，則測量精度低，重復(fù)性差。低，重復(fù)性差。活體取下，立即浸于與活體環(huán)境、溫度、活體取下，立即浸于與活體環(huán)境、溫度、PH值相當?shù)牡葷B液中。值相當?shù)牡葷B液中。離體實驗：離體實驗：機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 （一）成分：（一）成分：一、血管的主要成分與構(gòu)造一、血管的主要成分與構(gòu)造（二）成分含量（二）成分含量： （因血管而異）因血管而異）主動脈主動脈 其他動脈其他動脈 靜脈靜脈 （大動脈、分支動脈、小動脈）大動脈、分支動脈、小動脈）內(nèi)皮、彈性纖維、膠原纖維、平滑肌內(nèi)皮、彈性纖維、膠原

47、纖維、平滑肌彈性纖維彈性纖維/ /膠原纖維膠原纖維 逐漸減少（逐漸減少（2/1,1/2,1/3)2/1,1/2,1/3)平滑肌的含量平滑肌的含量 逐漸升高逐漸升高機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 （三）構(gòu)造：（三）構(gòu)造： （內(nèi)、中、外三層）（內(nèi)、中、外三層）內(nèi)層：內(nèi)層：內(nèi)皮細胞、基質(zhì)膜和一層由纖細的膠原內(nèi)皮細胞、基質(zhì)膜和一層由纖細的膠原纖維、彈性纖維、平滑肌細胞等組成的松散纖維、彈性纖維、平滑肌細胞等組成的松散聚集物聚集物外層：外層：松散的結(jié)締組織松散的結(jié)締組織中層：中層：肌肉性組織肌肉性組織若干同心的具有彈性的薄殼層若干同心的具有彈性的薄殼層 含含彈性纖維、膠原纖維

48、、平滑肌彈性纖維、膠原纖維、平滑肌 層數(shù)隨壁厚的增加而增加層數(shù)隨壁厚的增加而增加 厚度比一定厚度比一定 TaTtfTbVn0機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 血管壁空間構(gòu)型梗概圖血管壁空間構(gòu)型梗概圖彈性纖維彈性纖維-構(gòu)成有縱向裂隙的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成有縱向裂隙的網(wǎng)絡(luò)膠原纖維膠原纖維-構(gòu)成折疊、屈曲、皺縮構(gòu)成折疊、屈曲、皺縮交織的網(wǎng)絡(luò)交織的網(wǎng)絡(luò)平滑肌平滑肌-構(gòu)成螺旋形排列的網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成螺旋形排列的網(wǎng)絡(luò)，螺距漸短螺距漸短21PP機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 * 血管的結(jié)構(gòu)與其生理功能密切相關(guān)例如，接近心臟的大動脈中所含彈性纖維的比例較大，從而具有較大的彈

49、性。心臟收縮時管徑擴張，舒張時管徑回縮，使血液能在血管中持續(xù)較均勻的流動。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 例如，中動脈中平滑肌較發(fā)達，從而管壁收縮性較強。管徑可明顯縮小和擴大，從而調(diào)節(jié)分配到機體各部分和各器官的供血量。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 例如，小動脈和微動脈中平滑肌更發(fā)達，從而管壁收縮性更強。管徑更明顯縮小和擴大，從而顯著調(diào)節(jié)進入器官和組織的供血量。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 血管壁的力學(xué)性質(zhì)主要取決于中層，而中層又取決于彈性纖維、膠原纖維、平滑肌的性質(zhì)、含量及空間構(gòu)型。（四）力學(xué)性質(zhì)：1、彈性纖維：無論是滯后環(huán)還是應(yīng)力松弛均甚微，近乎于完全彈性體。即應(yīng)力應(yīng)變近乎于

50、呈線性關(guān)系，滿足胡克定律，楊氏模量較低，約為E=0.3MPa。加熱很難變性與不易被固化是彈性纖維的兩個重要的生物力學(xué)特性。加熱很難變性與不易被固化是彈性纖維的兩個重要的生物力學(xué)特性。 機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 3、平滑?。阂子谧冃?，滯后環(huán)很大，應(yīng)力幾乎完全松弛。2、膠原纖維：有中等的滯后環(huán)和應(yīng)力松弛。對較小的拉伸率有高的應(yīng)力響應(yīng)，即對較小的拉伸率有高的應(yīng)力響應(yīng)，即比彈性纖維堅硬得多，楊氏模量為E=100MPa。對較大的變形有較低的應(yīng)力響應(yīng)，即對較大的變形有較低的應(yīng)力響應(yīng)，即楊氏模量與彈性纖維接近。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 rrrd120滯后環(huán)圖滯后環(huán)圖 非血管組織的滯后環(huán)類

51、型非血管組織的滯后環(huán)類型 （項背韌帶（項背韌帶 肌腱肌腱 腸）腸） 橫坐標表示拉伸率，縱坐標表示應(yīng)力。橫坐標表示拉伸率，縱坐標表示應(yīng)力。項背韌帶項背韌帶 加熱到加熱到7676C C 彈性纖維彈性纖維肌腱肌腱 膠原纖維膠原纖維腸腸 平滑肌平滑肌機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 應(yīng)力松弛圖非血管組織的應(yīng)力松弛類型非血管組織的應(yīng)力松弛類型（項背韌帶（項背韌帶 肌腱肌腱 腸腸 ）機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 蠕變圖說明：三種成分的蠕變現(xiàn)象都是有限的。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 1、滯后環(huán)：二、血管的力學(xué)性質(zhì)2、應(yīng)力松弛：3、蠕變：（一）粘彈性：例如，從升主動脈至

52、股動脈其應(yīng)力松弛現(xiàn)象逐漸增大；例如，周向比縱向其應(yīng)力松弛現(xiàn)象更為明顯。會因血管的不同而略有差異血管壁是粘彈性體。實驗得知，血管試樣會發(fā)生血管壁是粘彈性體。實驗得知，血管試樣會發(fā)生蠕變、應(yīng)力松馳和滯后現(xiàn)象。蠕變、應(yīng)力松馳和滯后現(xiàn)象。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 動脈的順應(yīng)性：（二）順應(yīng)性： (可擴張度）為表征動脈管內(nèi)壓力與其管腔容積之間的關(guān)系引入動脈的順應(yīng)性作為指標。順應(yīng)性越大同一壓力變化所引起的管腔容積的變化量也越大。caeVbP其中因此，血壓越高順應(yīng)性越小。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 動脈的順應(yīng)性已作為一個反應(yīng)血管硬化程度的指標而在臨床上得到廣泛應(yīng)用?？捎枚喾N方法測量動脈血管的

53、順應(yīng)性，例如用脈沖測定順應(yīng)性。（略）機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 1、周向張力與軸向張力：（三）血管壁內(nèi)的張力周向張力圖周向張力圖大?。簡挝还荛L的作用力方向：與圓周的切向一致單位：牛頓/平方米（1）周向張力：TC大?。簡挝恢荛L的作用力方向：平行于管軸單位：牛頓/平方米（2）軸向張力：TL軸向張力圖軸向張力圖機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 2.彈性張力與主動張力：TE彈性張力是彈性應(yīng)變的函數(shù)； 活、死血管都存在。TA主動張力與彈性應(yīng)變無關(guān)； 是平滑肌收縮產(chǎn)生的張力； 活血管才存在。注：同樣可以分解成周向和軸向張力。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 4.周向張力與壓強、半徑的關(guān)系：對象

54、：選一薄層的上半部分設(shè)：長度L 內(nèi)半徑r1 外半徑r2 厚度h=r2-r1 厚度比d=h/r2 內(nèi)壓P1 外壓P2假定：變形時血管仍為圓筒形狀。（1）公式：Oka-Azuma公式：機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 （2 2）適用條件：）適用條件：管壁材料管壁材料 均質(zhì)或非均質(zhì)均質(zhì)或非均質(zhì) 各向異性或各向同性各向異性或各向同性 服從或不服從胡克定律服從或不服從胡克定律 大變形或小變形大變形或小變形 有或無主動張力有或無主動張力 都適用都適用 血管的狀態(tài)血管的狀態(tài)平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)血壓的取值血壓的取值一個周期內(nèi)的平均值一個周期內(nèi)的平均值機動機動 目錄目錄 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 結(jié)束結(jié)束 （

55、3）變形公式：（4）討論：管壁無限薄時：公式LaplacerPPTc21drPdrPTC2122122-rrhrhd機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 說明： 此時管壁受的是周向壓力不是周向張力 實際管壁厚度和周向力不可能是零內(nèi)壓等于外壓時：21PP機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 內(nèi)壓不等于外壓時：dPPPPrPPTC1/121212212211221rPPrPPmTmCrrrdPPK212100當當機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 三、復(fù)雜性管壁血管（或營養(yǎng)血管）：管徑在1mm以上的（很小的血管除外）血管中外膜和中膜需管壁血管供養(yǎng)，內(nèi)膜營養(yǎng)由血液直接滲透供應(yīng)血管中專門營養(yǎng)血管壁的血管組

56、織例如：動脈依賴性小，靜脈依賴性大，一旦營養(yǎng)供應(yīng)中斷，很快壞死。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 關(guān)節(jié)軟骨的生物力學(xué)關(guān)節(jié)軟骨的生物力學(xué)機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 涉及到關(guān)節(jié)（補充）涉及到關(guān)節(jié)（補充） 人體的關(guān)節(jié)分為人體的關(guān)節(jié)分為纖維狀關(guān)節(jié)、軟骨質(zhì)關(guān)纖維狀關(guān)節(jié)、軟骨質(zhì)關(guān)節(jié)和滑膜關(guān)節(jié)節(jié)和滑膜關(guān)節(jié)三種類型。三種類型。 其中，僅滑膜關(guān)節(jié)亦稱為動關(guān)節(jié)，允許其中，僅滑膜關(guān)節(jié)亦稱為動關(guān)節(jié)，允許較大幅度的活動。較大幅度的活動。 在關(guān)節(jié)骨末端覆蓋了在關(guān)節(jié)骨末端覆蓋了一層結(jié)締組織一層結(jié)締組織，稱，稱為關(guān)節(jié)軟骨。為關(guān)節(jié)軟骨。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第四節(jié) 關(guān)節(jié)軟骨的力學(xué)性質(zhì)一、關(guān)節(jié)軟骨的結(jié)構(gòu)、

57、成分及功能二、關(guān)節(jié)軟骨的生物力學(xué)性質(zhì)內(nèi)容：內(nèi)容：機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 定義：定義：關(guān)節(jié)軟骨關(guān)節(jié)軟骨是組成活動關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)面的有彈性的負重組織。是組成活動關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)面的有彈性的負重組織。是人體里唯一不會發(fā)生癌變的組織是人體里唯一不會發(fā)生癌變的組織 關(guān)節(jié)軟骨：關(guān)節(jié)軟骨：是由一種特殊的叫做致密結(jié)締組是由一種特殊的叫做致密結(jié)締組織的膠原纖維構(gòu)成的基本框架，這種框架呈織的膠原纖維構(gòu)成的基本框架，這種框架呈半環(huán)形，類似拱形球門，其底端緊緊附著在半環(huán)形，類似拱形球門，其底端緊緊附著在下面的骨質(zhì)上，上端朝向關(guān)節(jié)面，這種結(jié)構(gòu)下面的骨質(zhì)上，上端朝向關(guān)節(jié)面，這種結(jié)構(gòu)使關(guān)節(jié)軟骨緊緊與骨結(jié)合起來而不會掉下來，使

58、關(guān)節(jié)軟骨緊緊與骨結(jié)合起來而不會掉下來，同時當受到壓力時候，還可以有少許的變形，同時當受到壓力時候，還可以有少許的變形，起到緩沖壓力的作用。在這些纖維之間，散起到緩沖壓力的作用。在這些纖維之間，散在分布著軟骨細胞，這些軟骨細胞維持關(guān)節(jié)在分布著軟骨細胞，這些軟骨細胞維持關(guān)節(jié)軟骨的正常代謝。軟骨的正常代謝。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 血供：血供：從生理學(xué)的角度上看，關(guān)節(jié)從生理學(xué)的角度上看，關(guān)節(jié)軟骨軟骨實際上是一種實際上是一種孤立孤立的組織，沒有神經(jīng)支的組織，沒有神經(jīng)支配，也沒有血管，配，也沒有血管，沒有單獨的血液和淋沒有單獨的血液和淋巴供應(yīng)巴供應(yīng)。它主要依賴軟骨下骨組織提供。它主要依賴軟骨下

59、骨組織提供軟骨下部近軟骨下部近1/31/3的血供，其余依賴滑膜周的血供，其余依賴滑膜周圍毛細血管的滲入。圍毛細血管的滲入。 營養(yǎng)代謝：營養(yǎng)代謝：其營養(yǎng)成分必須從關(guān)節(jié)液中其營養(yǎng)成分必須從關(guān)節(jié)液中取得，而其代謝廢物也必須排至關(guān)節(jié)液取得，而其代謝廢物也必須排至關(guān)節(jié)液中，關(guān)節(jié)軟骨的這種營養(yǎng)代謝必須通過中，關(guān)節(jié)軟骨的這種營養(yǎng)代謝必須通過關(guān)節(jié)運動，使關(guān)節(jié)軟骨不斷的受到壓力關(guān)節(jié)運動，使關(guān)節(jié)軟骨不斷的受到壓力刺激才行，所以關(guān)節(jié)運動對于維持關(guān)節(jié)刺激才行，所以關(guān)節(jié)運動對于維持關(guān)節(jié)軟骨的正常結(jié)構(gòu)起重要的作用。軟骨的正常結(jié)構(gòu)起重要的作用。 機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 AETTT（一）關(guān)節(jié)軟骨的功能承受力學(xué)負荷

60、；減小骨與骨之間的接觸應(yīng)力；潤滑作用，減小關(guān)節(jié)面作相對運動時的摩擦力和磨損。維持器官的外形；利用自身變形吸收一部分沖擊能量；一、關(guān)節(jié)軟骨的結(jié)構(gòu)、成分及功能機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 概括其主要功能是：概括其主要功能是：mdml-2102 . 15 . 1 分散壓力；分散壓力；關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)軟骨受壓時提供較軟骨受壓時提供較大的接觸面以降低大的接觸面以降低其上的壓力，緩沖其上的壓力，緩沖運動時產(chǎn)生的震動。運動時產(chǎn)生的震動。 降低磨損：降低磨損：關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)軟骨表面光滑，能軟骨表面光滑，能減少相鄰兩骨的摩減少相鄰兩骨的摩擦，降低磨損。擦，降低磨損。機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 內(nèi)外TTTc（二）