骨科人體生物力學(xué)與施力特征分析課件整理

51人體運(yùn)動(dòng)與骨杠桿51.1人體“骨一運(yùn)動(dòng)的杠桿運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)節(jié)一運(yùn)動(dòng)的樞紐肌肉一運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力8-三者在神經(jīng)系統(tǒng)的m支配和調(diào)節(jié)下協(xié)調(diào)一致目4°隨著人的意志,共同準(zhǔn)確地完成動(dòng)作。5.1.2骨的功能和骨杠桿1、骨的功能g.WTHLJN(1)支撐人體(2)保護(hù)內(nèi)臟(3)運(yùn)動(dòng)的杠桿(4)造血(5)儲(chǔ)備礦物鹽:主要是磷和鈣等。m2.骨杠桿根據(jù)支點(diǎn),力點(diǎn)(動(dòng)力點(diǎn))、重點(diǎn)(阻力點(diǎn))三者不同的位置分布,分為:見圖5-1(1)平衡杠桿(2)省力杠桿(3)速度杠桿:用力大,但運(yùn)動(dòng)速度快由等功原理,得之于力則失之于幅度,反之亦然。因此,最大的力量與最大的運(yùn)動(dòng)范圍兩者是相矛盾的,在設(shè)計(jì)操縱動(dòng)作時(shí),必須考慮這一原理。圖5-1人體骨杠桿a)平衡杠桿(b)省力杠桿()速度杠桿返回52人體生物力學(xué)模型5.2.1人體生物力學(xué)建模原理生物力學(xué)模型是用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示人體機(jī)械組成各部分之間的關(guān)系。在這個(gè)模型中,肌肉骨骼系統(tǒng)被看做機(jī)械系統(tǒng)中的聯(lián)接,骨骼和肌肉是一系列功能不同的杠桿。生物力學(xué)模型可以采用物理學(xué)和人體工程學(xué)的方法來計(jì)算人體肌肉和骨骼所受的力,通過這樣的分析就能幫助設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)清楚工作環(huán)境中的危險(xiǎn)并盡量避免這些危險(xiǎn)。生物力學(xué)模型的基本原理建立在牛頓的三大定律上(1)物體在無外力作用下會(huì)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài);(2)物體的加速度跟所受的合外力大小成正比;(3)兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在一條直線上。當(dāng)身體及身體的各個(gè)部位沒有運(yùn)動(dòng)時(shí),可認(rèn)為它們處于靜止?fàn)顟B(tài)。必須滿足以下條件:作用在這個(gè)物體上的外力大小之和為零;作用在該物體上的外力的力矩之和為零。單一部位的靜止平面模型(又稱為二維模型)通常指的是在一個(gè)平面上分析身體的受力情況靜止模型認(rèn)為身體或身體的各個(gè)部分如果沒有運(yùn)動(dòng)就處于靜止?fàn)顟B(tài)單一物體的靜止平面模型是最基礎(chǔ)的模型,它體現(xiàn)了生物力學(xué)模型最基本的研究方法。復(fù)雜的三維模型和全身模型都建立在這個(gè)基本模型上。522前臂和手的生物力學(xué)模型R;N(肘部受力)=0(5-3)H重物=98N(肘部總力矩)=0(54)圖5-2抓捏物體時(shí)前臂和手的生物力學(xué)簡化模型5.2.3舉物時(shí)腰部生物力學(xué)模型∑(L5/S1腰骶間盤力矩)=0(5-7)背部職肉橫切面∑(L5/S1腰骶間盤受力)=0水平線(58)主要闕腰骶耥歷愛鞠屢(\她其它蒹舐锏益韉髏物的撻蚵困重爵激鄅。2>m度冰年形狀、貨移動(dòng)的距離等。圖5-3舉物時(shí)腰部的生物力學(xué)靜止平面模型5.3人體的施力特征5.3.1主要關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍骨與骨之間除了由關(guān)節(jié)相連外,還由肌肉和韌帶聯(lián)接在一起。因韌帶除了有聯(lián)接兩骨、增加關(guān)節(jié)的穩(wěn)固性的作用外,還有限制關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的作用。因此,人體各關(guān)節(jié)的活動(dòng)有一定的限度,超過限度,將會(huì)造成損傷。另外,人體處于舒適時(shí),關(guān)節(jié)必然處