new生物力學(xué)7課件

第七章關(guān)節(jié)生物力學(xué)和臨床應(yīng)用第一節(jié)關(guān)節(jié)的基本結(jié)構(gòu)和功能骨連接直接間接功能：支持器官，保護(hù)組織為主。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)強(qiáng)韌，活動(dòng)范圍小。功能：傳遞力，運(yùn)動(dòng)為主。特點(diǎn)：靈活，三維方向運(yùn)動(dòng)，伸屈，旋轉(zhuǎn)，關(guān)節(jié)面摩擦系數(shù)小，關(guān)節(jié)有一定的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定度。一、關(guān)節(jié)的基本結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)輔助結(jié)構(gòu)纖維層韌帶關(guān)節(jié)內(nèi)軟骨韌帶關(guān)節(jié)腔內(nèi)負(fù)壓二、關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)和軸1.額狀軸屈伸運(yùn)動(dòng)2.矢狀軸內(nèi)收和外展運(yùn)動(dòng)3.垂直軸、自身長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)4.環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)第二節(jié)關(guān)節(jié)的受力分析一、肩關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)：前屈：1800，后伸：500

外展、內(nèi)收>1800,肩胛骨參與外展運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：平舉時(shí)，內(nèi)旋900，外旋900

環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)受力：FmWaGG=10NWa=W/20Fm15033cm30cm3cmT運(yùn)動(dòng)：屈：1400，伸：10~200

環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外展、內(nèi)收=00旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：10~150，女性250提攜角150-----前臂中軸與上臂中軸的夾角關(guān)節(jié)受力：GFmWG=50N35cmW=15N15cmFm5cm450NFmWN=150N35cmW=15N15cmFm3cm450三、髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)屈：1400，伸：150

環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外展300、內(nèi)收250旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：平舉時(shí)，內(nèi)旋700，外旋900

運(yùn)動(dòng)受力分析FmNWlN=WFmWa=W72010.8cm3.2cm7cmJN=WG=5W/6Fm5cm15cm50cm300N=WG=5W/6Fm5cm15cm30cm300屈膝過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸心在改變。髕骨的作用之一：增大股四頭肌力臂。受力分析：N=WFmd1d2Fm=3.3WTT=4.3W運(yùn)動(dòng)：屈伸：40~800

環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)背屈時(shí)外展、內(nèi)收旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)受力分析：FmNN=WFm5cm7.5cmJ第三節(jié)關(guān)節(jié)創(chuàng)傷關(guān)節(jié)內(nèi)骨折、軟骨骨折、關(guān)節(jié)脫位、半脫位、關(guān)節(jié)錯(cuò)縫、關(guān)節(jié)囊損傷、韌帶、半月板損傷一、病因1.直接暴力2.間接暴力傳導(dǎo)杠桿旋轉(zhuǎn)3.肌力牽拉4.積累性應(yīng)力二、髖關(guān)節(jié)損傷74.2301.結(jié)構(gòu)特征2.髖關(guān)節(jié)生物力學(xué)在臨床上的應(yīng)用（1）股骨頸骨折：過(guò)度外展、過(guò)度內(nèi)收鋼針內(nèi)固定的方向（2）髖關(guān)節(jié)受到異常強(qiáng)大的壓力或由于髖關(guān)節(jié)內(nèi)軟組織變化使髖關(guān)節(jié)難以承受所受的應(yīng)力，可導(dǎo)致骨性關(guān)節(jié)炎加強(qiáng)關(guān)節(jié)組織，提高承受壓力能力減小關(guān)節(jié)受力跛行拐杖手術(shù)截骨N=WFm10.8cm3.2cm7cmWa=W三、肩關(guān)節(jié)損傷狹義：肩肱關(guān)節(jié)廣義：肩肱關(guān)節(jié)、肩鎖關(guān)節(jié)、胸鎖關(guān)節(jié)、肩胛胸壁關(guān)節(jié)1.肩肱關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）肱骨頭面積>關(guān)節(jié)盂面積（2）韌帶相對(duì)薄弱，關(guān)節(jié)囊松弛（3）關(guān)節(jié)盂與肱骨頭后傾（4）關(guān)節(jié)盂緣加深了關(guān)節(jié)（5）肱二頭肌長(zhǎng)頭肌、盂肱韌帶、喙肩韌帶、喙肱韌帶、喙鎖韌帶（6）肌肉力肩胛帶肌：三角肌、岡上肌、岡下肌、小圓肌、大圓肌、上臂?。弘哦^肌、肱三頭肌軀干肌：胸大肌、胸小肌、斜方肌、背闊肌3.肩鎖、肩胸、肩胛胸壁關(guān)節(jié)在肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)中的作用（1）肩鎖關(guān)節(jié)：肩胛的肩峰關(guān)節(jié)與鎖骨遠(yuǎn)端組成（2）胸鎖關(guān)節(jié)：胸骨的鎖骨切跡與鎖骨近端組成（3）肩胛胸壁關(guān)節(jié)手平舉時(shí)旋前、旋后環(huán)轉(zhuǎn)、幫助聳肩過(guò)舉手平舉時(shí)旋前、旋后環(huán)轉(zhuǎn)過(guò)舉Q正常時(shí)Q<150髕骨半脫位的原因：骨性異常：靜力裝置軟組織異常：動(dòng)力裝置膝外翻脛骨外旋髕骨形態(tài)異常股骨外側(cè)髁低平股內(nèi)側(cè)肌萎縮髕韌帶止點(diǎn)偏外股外側(cè)肌緊張、粘連3.半月板的運(yùn)動(dòng)膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)有屈伸膝，相對(duì)活動(dòng)面為半月板的上面屈膝下旋轉(zhuǎn)，相對(duì)活動(dòng)面為半月板的下面4.半月板的損傷因素及力量股四頭肌功能喪失，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)損傷脛、股骨異常，壓傷壓迫、旋轉(zhuǎn)、外展、內(nèi)收、屈曲、伸直六、關(guān)節(jié)內(nèi)軟骨壞死月骨的缺血壞死外踝扭傷第五節(jié)關(guān)節(jié)退行性變化關(guān)節(jié)功能退化、喪失關(guān)節(jié)軟骨的功能退化軟骨下骨與鄰近組織受損整個(gè)關(guān)節(jié)功能退化關(guān)節(jié)軟骨的功能：減小接觸應(yīng)力，減少關(guān)節(jié)面的摩擦一、成分軟骨細(xì)胞2%細(xì)胞間質(zhì)蛋白多糖凝膠40%膠原纖維60%水份20~40%60~80%二、關(guān)節(jié)軟骨的生物力學(xué)性質(zhì)1.滲透性----表示液體流過(guò)多空固體基質(zhì)時(shí)的摩擦力。2.粘彈性----物體的形變與應(yīng)力速率有關(guān)。三、關(guān)節(jié)軟骨的潤(rùn)滑性油潤(rùn)軸承μ=0.210滑液潤(rùn)滑的塑料對(duì)金屬全髖置換μ=0.060水潤(rùn)滑的冰鞋μ=0.030關(guān)節(jié)軟骨對(duì)軟骨μ=0.002固相、液相雙相模型接觸面積正壓力粗糙度關(guān)節(jié)軟骨的潤(rùn)滑機(jī)制：界面潤(rùn)滑----依靠潤(rùn)滑劑的化學(xué)作用吸附于接觸的固體表面的單層潤(rùn)滑分子來(lái)進(jìn)行，潤(rùn)滑劑在關(guān)節(jié)面上形成界面層。液膜潤(rùn)滑---厚厚一層液膜，是由受壓時(shí)的軟骨中滲透出來(lái)的。四、關(guān)節(jié)軟骨的磨損界面磨損----若相對(duì)表面引起接合力>表面承受力，發(fā)生粘連性磨損。疲勞性磨損----即使表面潤(rùn)滑作用良好，但因反復(fù)變形，發(fā)生疲勞性磨損。五、關(guān)節(jié)軟骨的生物力學(xué)引起退行性變化的病因：應(yīng)力過(guò)大，或受力面積過(guò)小軟骨損傷關(guān)節(jié)退行性變化的過(guò)程：軟骨退行性變軟骨基質(zhì)液體缺乏、變性膠原纖維不能抵抗正?；顒?dòng)的壓力軟骨細(xì)胞死亡，在基質(zhì)內(nèi)形成空隙腔關(guān)節(jié)面由光滑變成干澀，無(wú)光，暗淡，變黃，彈性下降，絨毛感，軟化，粗糙，破損碎片剝落入關(guān)節(jié)腔應(yīng)力集中血管、纖維組織生長(zhǎng)，新骨生成，替代軟骨應(yīng)力最大處出現(xiàn)顯微骨折六、治療骨關(guān)節(jié)病的力學(xué)問(wèn)題減小應(yīng)力，或增大面積：拐杖、跛行、截骨減小肌力，割斷肌腱，墊骨以增大力臂第六節(jié)髖關(guān)節(jié)置換頭頸環(huán)柄，插入骨髓腔內(nèi)骨粘固劑，充滿骨髓腔髖臼髖關(guān)節(jié)置換擬解決的問(wèn)題潤(rùn)滑機(jī)制材料和形狀順應(yīng)性的消失一、髖臼內(nèi)的應(yīng)力分布順應(yīng)性力的方向使髖臼松動(dòng)形狀潤(rùn)滑性二、髖臼的粘固劑與軟骨下骨