骨的生物力学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第二节第二节 骨生物力学骨生物力学第1页 学习目标学习目标1.掌握骨应力、应变、骨载荷和变形；掌握骨应力、应变、骨载荷和变形；2.掌握骨功效适应性标准；掌握骨功效适应性标准；3.熟悉骨生物力学特征；熟悉骨生物力学特征；4.熟悉运动对骨形态结构影响及作用原理；熟悉运动对骨形态结构影响及作用原理；5.了解载荷与骨折关系及骨折生物力学原理。了解载荷与骨折关系及骨折生物力学原理。第2页 学习内容学习内容一、一、骨承载能力骨承载能力二、骨载荷与变形二、骨载荷与变形三、骨应力与应变三、骨应力与应变四、骨生物力学特征四、骨生物力学特征五、骨折生物力学五、骨折生物力学六、骨功效适应性六、骨功效适应性七、骨生物力学指标七、骨生物力学指标八、骨质疏松症运动防治八、骨质疏松症运动防治第3页一、骨承载能力一、骨承载能力衡量骨承载能力三要素：衡量骨承载能力三要素：第一，要求骨有足够强度。第一，要求骨有足够强度。即指骨在承载负荷情况下抵抗破坏能力。即指骨在承载负荷情况下抵抗破坏能力。第二，要求骨有足够刚度。第二，要求骨有足够刚度。即指骨在外力作用下抵抗变形能力。即指骨在外力作用下抵抗变形能力。第三，要求骨有足够稳定性。第三，要求骨有足够稳定性。即指骨保持原有平衡形态能力。即指骨保持原有平衡形态能力。第4页二、骨载荷及变形二、骨载荷及变形人体在日常生活与运动中都会对机体每块骨人体在日常生活与运动中都会对机体每块骨产生复杂力。产生复杂力。即骨会承受来自多方不一样形式载荷。即骨会承受来自多方不一样形式载荷。第5页（一）骨载荷（一）骨载荷载荷即为外力，是一物体对另一物体作用。载荷即为外力，是一物体对另一物体作用。人体在运动或劳动时，骨要承受不一样方式载荷。人体在运动或劳动时，骨要承受不一样方式载荷。当力和力矩以不一样方式施加于骨时，骨将受到拉伸当力和力矩以不一样方式施加于骨时，骨将受到拉伸a、压缩压缩b、弯曲、弯曲c、剪切、剪切d、扭转、扭转e和复合和复合f等载荷。等载荷。第6页 1.拉伸载荷拉伸载荷(图图a)在骨两端受到一对大小相等、方向相反沿轴在骨两端受到一对大小相等、方向相反沿轴线力作用。骨受力后，能够造成骨骼内部产生拉线力作用。骨受力后，能够造成骨骼内部产生拉应力和应变，使骨伸长并同时变细。应力和应变，使骨伸长并同时变细。比如在进行吊环运动时上肢骨被拉伸比如在进行吊环运动时上肢骨被拉伸。第7页 2.压缩载荷压缩载荷(图图b)是施加于骨组织表面两个沿轴线大小相等、是施加于骨组织表面两个沿轴线大小相等、方向相正确载荷。方向相正确载荷。该载荷在骨组织内部产生压应力和应变。该载荷在骨组织内部产生压应力和应变。如举重运动员举起杠铃后上肢和下肢骨被压缩。如举重运动员举起杠铃后上肢和下肢骨被压缩。第8页 3.弯曲载荷弯曲载荷(图图c)是使骨沿其轴线发生弯曲形变载荷。是使骨沿其轴线发生弯曲形变载荷。比如当脊柱前屈或后伸时脊柱弯曲则为弯曲载比如当脊柱前屈或后伸时脊柱弯曲则为弯曲载荷。荷。特点：骨骼在弯曲载荷时，其中性轴两旁一侧产生特点：骨骼在弯曲载荷时，其中性轴两旁一侧产生拉应力和拉应变，另一侧则产生压应力和压应变，拉应力和拉应变，另一侧则产生压应力和压应变，在中性轴上则没有应力和应变。在中性轴上则没有应力和应变。应力大小与至骨骼中性轴距离成正比，即距中应力大小与至骨骼中性轴距离成正比，即距中性轴越远，其应力就越大。性轴越远，其应力就越大。第9页 4.剪切载荷剪切载荷(图图d)在骨表面受到一对大小相等、在骨表面受到一对大小相等、方向相反且相距很近力作用。方向相反且相距很近力作用。在骨内部也会产生剪切应力和应变。在骨内部也会产生剪切应力和应变。比如车床剪切断肢体时即为剪切载荷。比如车床剪切断肢体时即为剪切载荷。第10页 5.扭转载荷扭转载荷(图图e)加在骨上并使其沿轴线发生扭转载荷即为扭转载加在骨上并使其沿轴线发生扭转载荷即为扭转载荷。荷。如作转身动作时，下肢骨受到扭转作用。如作转身动作时，下肢骨受到扭转作用。在生理状态下，扭转载荷常见于前臂、脊柱旋转与骨在生理状态下，扭转载荷常见于前臂、脊柱旋转与骨关节旋转活动中。关节旋转活动中。当骨受到扭转时，所产生剪切应力便分布在整个当骨受到扭转时，所产生剪切应力便分布在整个骨骼结构中。骨骼结构中。第11页 6.复合载荷复合载荷(图图f)人体在运动时，因为骨几何结构不规则，人体在运动时，因为骨几何结构不规则，同时又受到各种不定载荷，同时又受到各种不定载荷，往往使骨处于两种或各种载荷状态，即为复合载往往使骨处于两种或各种载荷状态，即为复合载荷。荷。如人体在受伤骨折时，往往是几个作用力复合。如人体在受伤骨折时，往往是几个作用力复合。像跌倒后发生桡骨远端骨折，便是现有剪切力又像跌倒后发生桡骨远端骨折，便是现有剪切力又有压缩力等各种力综合作用结果。有压缩力等各种力综合作用结果。第12页连续载荷连续载荷对骨也会产生一定影响。对骨也会产生一定影响。即骨受到连续低载荷作用一段时间后，其组织即骨受到连续低载荷作用一段时间后，其组织会产生迟缓变形或蠕变。会产生迟缓变形或蠕变。在加载后最初数小时（在加载后最初数小时（68小时），其蠕变现小时），其蠕变现象最显著，随即蠕变速率则会降低。象最显著，随即蠕变速率则会降低。普通而言，骨承受压力负荷能力最大，其次是普通而言，骨承受压力负荷能力最大，其次是拉力、剪切力和扭转力。拉力、剪切力和扭转力。骨所受正常生理负荷是这些力综合。骨所受正常生理负荷是这些力综合。第13页（二）骨基本变形（二）骨基本变形 骨骼在承受各种不一样载荷时会发生不一样程骨骼在承受各种不一样载荷时会发生不一样程度变形，如腰脊柱前凸即是受力变形。度变形，如腰脊柱前凸即是受力变形。依据骨骼受载形式及受载后变形形式，普通可依据骨骼受载形式及受载后变形形式，普通可将其变形分为拉伸、压缩、剪切、弯曲和扭转等五将其变形分为拉伸、压缩、剪切、弯曲和扭转等五种基本变形。种基本变形。第14页力和变形之间关系，反应了完整骨结构行为。力和变形之间关系，反应了完整骨结构行为。在中等量负荷时，负荷骨会出现变形，当负荷去除时，在中等量负荷时，负荷骨会出现变形，当负荷去除时，骨原有形状和几何学结构便恢复。骨原有形状和几何学结构便恢复。假如骨骼系统遭受严重创伤，超出了其所能承受负假如骨骼系统遭受严重创伤，超出了其所能承受负荷，则会引发严重变形，并可能发生骨断裂。荷，则会引发严重变形，并可能发生骨断裂。决定骨断裂抵抗力和变形特征主要原因是骨所承受力决定骨断裂抵抗力和变形特征主要原因是骨所承受力大小、力方向和力作用点，及组成骨组织材大小、力方向和力作用点，及组成骨组织材料特征等。料特征等。骨所承受力越大，引发骨变形就越严重，而且易引骨所承受力越大，引发骨变形就越严重，而且易引 起骨断裂。骨在承受轴向力起骨断裂。骨在承受轴向力(axialforce)与承受弯曲与承受弯曲(bending)或扭转力或扭转力(torsionalforce)方面存在有很大方面存在有很大 差异。差异。大骨抵抗力能力优于小骨。大骨抵抗力能力优于小骨。第15页骨几何结构对抵抗特殊方向力含有一定特骨几何结构对抵抗特殊方向力含有一定特殊性。殊性。在决定骨变形和断裂特征中，组成骨组织物在决定骨变形和断裂特征中，组成骨组织物质特征也很主要。质特征也很主要。当外力撤除后，变形完全消失，这种形变称弹性当外力撤除后，变形完全消失，这种形变称弹性形变。形变。假如外力撤除后仍有剩下形变，这种性质则称为假如外力撤除后仍有剩下形变，这种性质则称为弹塑性。弹塑性。钢材等工程材料在一定形变范围内可近似视作弹钢材等工程材料在一定形变范围内可近似视作弹性体，而骨则是比较经典弹塑性体。性体，而骨则是比较经典弹塑性体。第16页三、骨应力与应变三、骨应力与应变 骨力学包含二个最基本元素，即应力和应变。骨力学包含二个最基本元素，即应力和应变。（一）骨应力（一）骨应力概念概念：当外力作用于骨时，：当外力作用于骨时，骨以形变产生内部阻抗骨以形变产生内部阻抗以抗衡外力，即是骨产生应力。以抗衡外力，即是骨产生应力。特点特点：应力大小等于作用于骨截面上外力与骨横断面面积之比，单：应力大小等于作用于骨截面上外力与骨横断面面积之比，单位为位为Pascal(Pa=N/m2)，即牛顿，即牛顿/平方米。平方米。计算公式：计算公式：第17页种类种类：依据作用于骨力不一样，其内部分别会产生相：依据作用于骨力不一样，其内部分别会产生相应应力，如压应力、拉压力等。应应力，如压应力、拉压力等。作用作用：应力对骨改变、生长和吸收起着调整作用，：应力对骨改变、生长和吸收起着调整作用，应力不足会使骨萎缩，应力过大也会使骨萎缩。应力不足会使骨萎缩，应力过大也会使骨萎缩。所以，对于骨来说，存在一个最正确应力范围。所以，对于骨来说，存在一个最正确应力范围。第18页（二）应变（二）应变概念概念：骨应变是指骨在外力作用下局部变形。：骨应变是指骨在外力作用下局部变形。其大小等于骨受力后长度改变量与原长度之比，其大小等于骨受力后长度改变量与原长度之比，即形变量与原尺度之比。普通以百分比来表示即形变量与原尺度之比。普通以百分比来表示(下列下列图图)。由压力、形变和样本大小计算出应力和应变大小由压力、形变和样本大小计算出应力和应变大小当骨承受了很重力并超出其耐受应力与应变极当骨承受了很重力并超出其耐受应力与应变极限时，便可造成骨骼损伤甚至发生骨折。限时，便可造成骨骼损伤甚至发生骨折。第19页（三）应力（三）应力-应变曲线应变曲线 表示应力和应变之间关系。表示应力和应变之间关系。应力应力-应变曲线分成两个区：应变曲线分成两个区：弹性变形区弹性变形区和和塑性变塑性变形区形区。在弹性变形区内载荷不会造成永久性形变（如骨在弹性变形区内载荷不会造成永久性形变（如骨折）。折）。弹性区末端点或塑性区初始点称弹性区末端点或塑性区初始点称屈服点屈服点。该点对应应力是产生骨最大应力该点对应应力是产生骨最大应力弹性形变，亦称为弹性形变，亦称为弹性极限弹性极限。塑性区：屈服点以后区。塑性区：屈服点以后区。此时已出现结构损坏和永久变形。此时已出现结构损坏和永久变形。当载荷超出弹性极限后，骨发生断裂即骨折。当载荷超出弹性极限后，骨发生断裂即骨折。第20页造成骨折所需应力叫骨最大应力或极限强度。造成骨折所需应力叫骨最大应力或极限强度。在应力在应力-应变曲线弹性区斜率叫弹性模量或杨氏模量应变曲线弹性区斜率叫弹性模量或杨氏模量(Youngs Modules)，表示材料抗形变能力。，表示材料抗形变能力。普通而言，弹性模量是一个常数。普通而言，弹性模量是一个常数。弹性模量越大，产生一定应变所需应力越大。弹性模量越大，产生一定应变所需应力越大。第21页（四）骨应变能量（四）骨应变能量概念概念：到达极限负荷时应力应变曲线下面面积：到达极限负荷时应力应变曲线下面面积表示造成骨折所需要能量。表示造成骨折所需要能量。普通骨生理负荷使骨产生弹性变形，是弹性区普通骨生理负荷使骨产生弹性变形，是弹性区内骨所能承受应力大小。内骨所能承受应力大小。当外力去除后，弹性区内能量能同时被骨释放，当外力去除后，弹性区内能量能同时被骨释放，使骨恢复原状。使骨恢复原状。但当骨不停受到外力重复作用时，其应变能量但当骨不停受到外力重复作用时，其应变能量不能被及时完全释放，经积累后可能会损坏材料不能被及时完全释放，经积累后可能会损坏材料结构，临床上则表现为疲劳性骨折。结构，临床上则表现为疲劳性骨折。第22页四、骨生物力学特征四、骨生物力学特征包含骨材料力学特征和结构力学特征。包含骨材料力学特征和结构力学特征。骨材料力学特征：骨材料力学特征：是指骨组织本身力学性能，与骨几何形状无关。是指骨组织本身力学性能，与骨几何形状无关。骨结构力学特征：骨结构力学特征：是指整个骨结构力学性能，不但与骨材料力学特是指整个骨结构力学性能，不但与骨材料力学特征相关，而且受骨几何特征即形状、尺寸等影响。征相关，而且受骨几何特征即形状、尺寸等影响。第23页（一）骨组织基本生物力学特征（一）骨组织基本生物力学特征 1.各向异性各向异性骨结构为中间多孔介质各向异性体，其不一样骨结构为中间多孔介质各向异性体，其不一样方向力学性质不一样，即各向异性。方向力学性质不一样，即各向异性。2.弹性和坚固性弹性和坚固性骨有机成份组成网状结构，使骨含有弹性，并骨有机成份组成网状结构，使骨含有弹性，并含有抗张能力。含有抗张能力。骨无机物填充在有机物网状结构中，使骨含有骨无机物填充在有机物网状结构中，使骨含有坚固性，含有抗压能力。坚固性，含有抗压能力。第24页3.抗压力强、抗张力差抗压力强、抗张力差骨对纵向压缩抵抗最强，即在压力情况下不易损骨对纵向压缩抵抗最强，即在压力情况下不易损坏，在张力情况下易损坏。坏，在张力情况下易损坏。4.耐冲击力和连续力差耐冲击力和连续力差骨对冲击力抵抗比较小。同其它材料相比，其连续性能、骨对冲击力抵抗比较小。同其它材料相比，其连续性能、耐疲劳性能较差。耐疲劳性能较差。5.应力强度方向性应力强度方向性皮质骨与松质骨结构不一样，承受力量及二者刚皮质骨与松质骨结构不一样，承受力量及二者刚度也不一样。度也不一样。皮质骨刚度比松质骨大，变形程度则较之要小。皮质骨刚度比松质骨大，变形程度则较之要小。二者各向异性对应力反应在不一样方向各不相同。二者各向异性对应力反应在不一样方向各不相同。第25页6.骨强度和刚度骨强度和刚度1）骨强度）骨强度是指骨在承受载荷时所含有足够抵是指骨在承受载荷时所含有足够抵抗破坏能力，以致不发生破坏。抗破坏能力，以致不发生破坏。在压缩载荷试验中，载荷变形曲线能反应结构在压缩载荷试验中，载荷变形曲线能反应结构强度三个参数是：强度三个参数是：结构在破坏前所能承受载荷结构在破坏前所能承受载荷;结构在破坏前所能承受变形结构在破坏前所能承受变形;结构在破坏前所能贮结构在破坏前所能贮存能量。存能量。2）骨刚度）骨刚度是指骨含有足够抵抗变形能力。是指骨含有足够抵抗变形能力。在某种载荷作用下，骨虽不发生断裂，但假如变在某种载荷作用下，骨虽不发生断裂，但假如变形过大，往往会影响骨结构与功效。形过大，往往会影响骨结构与功效。骨结构刚度由弹性范围内曲线斜率表示。骨结构刚度由弹性范围内曲线斜率表示。第26页影响骨强度与刚度原因有：影响骨强度与刚度原因有：.压应力压应力肌收缩时所产生压应力能预防拉伸肌收缩时所产生压应力能预防拉伸骨折发生；骨折发生；.骨大小和形状骨大小和形状骨横截面积大小及骨组织在骨横截面积大小及骨组织在骨中轴周围分布、形状等均可影响骨强度和刚度。骨中轴周围分布、形状等均可影响骨强度和刚度。如骨试件在压缩时，和刚度也越大。如骨试件在压缩时，和刚度也越大。破坏载荷及刚度大小与横截面积成正比。破坏载荷及刚度大小与横截面积成正比。第27页 7.机械力对骨影响机械力对骨影响 机械应力与骨组织之间存在着生理平衡。机械应力与骨组织之间存在着生理平衡。骨对生理应力刺激反应是处于动态平衡状态，应骨对生理应力刺激反应是处于动态平衡状态，应力越大，骨组织增生和骨密质增厚越显著。力越大，骨组织增生和骨密质增厚越显著。8.骨是人体理想结构材料骨是人体理想结构材料 骨含有强度大质量轻特点。骨含有强度大质量轻特点。第28页（二）骨受载时生物力学特征（二）骨受载时生物力学特征1.骨对应力反应骨对应力反应骨对生理应力刺激反应普通处于平衡状态，骨对生理应力刺激反应普通处于平衡状态，应力越大，骨增生和密度越大，最终，又提应力越大，骨增生和密度越大，最终，又提高了骨生理应力能力。高了骨生理应力能力。1）密质骨对应力反应）密质骨对应力反应：密质骨含有很高强度，其抗压强度大于骨松质，密质骨含有很高强度，其抗压强度大于骨松质，可承受较大压缩应力。可承受较大压缩应力。第29页2）松质骨对应力反应）松质骨对应力反应：骨松质疏松度为骨松质疏松度为3090，其应力其应力应变特征与密质骨有很大差异。应变特征与密质骨有很大差异。松质骨在屈服之后，骨小梁进行性断裂，使拉力松质骨在屈服之后，骨小梁进行性断裂，使拉力负荷很快减低，低于应变水平。负荷很快减低，低于应变水平。松质骨在拉力负荷下能量吸收能力显著降低。松质骨在拉力负荷下能量吸收能力显著降低。第30页2.骨密质在受载时生物力学特征骨密质在受载时生物力学特征人类骨骼人类骨骼80%是皮质骨。是皮质骨。在受载时与骨松质相比，骨密质在断裂前应变较在受载时与骨松质相比，骨密质在断裂前应变较小，其应变超出原长小，其应变超出原长2时就发生断裂，而骨松质应变时就发生断裂，而骨松质应变超出超出7时才断裂，这与密质骨疏松度及能量储存能力时才断裂，这与密质骨疏松度及能量储存能力较松质骨小相关。较松质骨小相关。第31页 3.骨松质在受载时生物力学特征骨松质在受载时生物力学特征 骨松质含有多孔结构而含有较高能量储存能力骨松质含有多孔结构而含有较高能量储存能力。（1 1）骨松质结构特点：）骨松质结构特点：骨松质由针状或片状骨小梁相交织成网状结构。骨松质由针状或片状骨小梁相交织成网状结构。其显微结构分为四种基本结构类型：其显微结构分为四种基本结构类型：针状非对称形开放网格、针状非对称形开放网格、片状非对称形封闭网格、片状非对称形封闭网格、针状圆柱体形开放网格、针状圆柱体形开放网格、片状圆柱体形封闭网格。片状圆柱体形封闭网格。第32页 2).骨松质结构特征与应力适应性骨松质结构特征与应力适应性骨松质网格形式与其结构密度有亲密关系。骨松质网格形式与其结构密度有亲密关系。不一样部位骨松质含有着不一样类型显微结构。不一样部位骨松质含有着不一样类型显微结构。骨松质结构密度与其所受应力大小成正比，在密度骨松质结构密度与其所受应力大小成正比，在密度相对较低骨松质部位，骨小梁主要表现为开放型针状相对较低骨松质部位，骨小梁主要表现为开放型针状结构；结构；在密度相对较高骨松质部位，形成封闭式片状在密度相对较高骨松质部位，形成封闭式片状结构；中等密度时，结构由针状和片状网格混合而成。结构；中等密度时，结构由针状和片状网格混合而成。骨小梁排列方向依赖于作用在骨松质上应力骨小梁排列方向依赖于作用在骨松质上应力大小、方向和力类型。大小、方向和力类型。第33页 3）骨松质粘弹性性质与蠕变）骨松质粘弹性性质与蠕变骨松质含有粘弹性性质和蠕变性质，在一定应力作骨松质含有粘弹性性质和蠕变性质，在一定应力作用下，其蠕变将随时间而改变，蠕变在开始时速度快，用下，其蠕变将随时间而改变，蠕变在开始时速度快，继之变慢，最终速度又变快。继之变慢，最终速度又变快。第34页五、骨折生物力学 骨完整性或连续性中止时称骨折。其常见原因有直接暴力、间接暴力、肌拉力、积累劳损及骨骼疾病。骨折往往与骨所受拉伸、挤压、弯曲等载荷亲密相关。第35页(一)骨受载形式与骨折类型关系 如前所述，在日常生活及运动中骨常受到拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转载荷和复合载荷，并产生各种变形。当骨载荷超出了其生理承受极限时便会产生各种对应类型骨折。所以，常见骨折类型与骨所受载荷形式相关，普通包含有普通包含有：拉伸、压缩、弯曲、旋转和压力联合弯曲5种基本形式所致骨折。这些类型骨折与临床上所观察到骨折类型相一致，只不过临床上常见骨折往往是由各种负荷所致，其骨折类型也更为复杂多样，尤其在高能量负荷作用下，因为应变率很快，则有可能引发严重粉碎性骨折。由拉力、压力、旋转、弯曲和压力联合弯曲造成骨折类型。第36页五、骨折生物力学五、骨折生物力学骨完整性或连续性中止时称骨折。骨完整性或连续性中止时称骨折。常见原因有：常见原因有：直接暴力、直接暴力、间接暴力、间接暴力、肌拉力、肌拉力、积累劳损及骨骼疾病。积累劳损及骨骼疾病。第37页(一一)骨受载形式与骨折类型关系骨受载形式与骨折类型关系常见骨折类型与骨所受载荷形式相关，常见骨折类型与骨所受载荷形式相关，普通包含有：拉伸、压缩、弯曲、普通包含有：拉伸、压缩、弯曲、旋转和压力联合弯曲旋转和压力联合弯曲5种基本形式所致骨折。种基本形式所致骨折。第38页（二）骨折生物力学原理（二）骨折生物力学原理1.骨受拉伸载荷所致骨折骨受拉伸载荷所致骨折其断裂机理主要为骨组织结合线分离和其断裂机理主要为骨组织结合线分离和骨单位脱离。骨单位脱离。临床上，拉伸载荷所致骨折常见于骨松临床上，拉伸载荷所致骨折常见于骨松质，表现形式多为撕裂性骨折。如跟腱附着质，表现形式多为撕裂性骨折。如跟腱附着点附近跟骨骨折。点附近跟骨骨折。第39页 2.骨受压缩载荷所致骨折骨受压缩载荷所致骨折 其机制主要是骨单位斜行破裂。其机制主要是骨单位斜行破裂。如运动员在单杠失手或跳伞落地技术不正确时如运动员在单杠失手或跳伞落地技术不正确时所造成胸腰椎骨折，其原因大多是由高处落下臀部所造成胸腰椎骨折，其原因大多是由高处落下臀部着地时受瞬间冲力引发。瞬间冲力沿纵向挤压，产着地时受瞬间冲力引发。瞬间冲力沿纵向挤压，产生椎体压缩骨折，椎体在高压缩载荷下发生缩短且生椎体压缩骨折，椎体在高压缩载荷下发生缩短且变宽。变宽。压缩载荷所致骨折常见于椎体。压缩载荷所致骨折常见于椎体。第40页3.骨受剪切载荷所致骨折骨受剪切载荷所致骨折当一对相距很短、方向相反力作用于骨时当一对相距很短、方向相反力作用于骨时往往会产生剪切骨折。往往会产生剪切骨折。其骨折通常见于骨松质，如股骨髁和胫骨平台其骨折通常见于骨松质，如股骨髁和胫骨平台骨折。骨折。4.骨受弯曲载荷所致骨折骨受弯曲载荷所致骨折 当骨骼弯曲载荷承受极限超出外力突然攻击时，当骨骼弯曲载荷承受极限超出外力突然攻击时，造成拉应力大于压应力，发生骨组织弯曲断裂。造成拉应力大于压应力，发生骨组织弯曲断裂。第41页5.骨受复合载荷所致骨折骨受复合载荷所致骨折骨受到各种不定载荷作用而致骨折。骨受到各种不定载荷作用而致骨折。临床所见骨折形式也较为复杂。临床所见骨折形式也较为复杂。如临床上所见嵌插型、长斜形、如临床上所见嵌插型、长斜形、短斜形、螺旋形、粉碎形等骨折，都属于复合载荷状短斜形、螺旋形、粉碎形等骨折，都属于复合载荷状态下所造成骨折类型。态下所造成骨折类型。第42页 6.骨松质微细骨折骨松质微细骨折 显微镜下所能看到骨小梁裂损称为骨松质微细骨显微镜下所能看到骨小梁裂损称为骨松质微细骨折。折。微细骨折能够是正常生理活动结果，在正常生理微细骨折能够是正常生理活动结果，在正常生理情况下，骨松质含有修复微细骨折能力。情况下，骨松质含有修复微细骨折能力。当微细骨折程度超出生理水平，就会产生病理结当微细骨折程度超出生理水平，就会产生病理结果，使骨折危险性增加。果，使骨折危险性增加。第43页7.疲劳性骨折疲劳性骨折概念概念：指骨长久承受重复负荷：指骨长久承受重复负荷(如长时间如长时间行军、锻炼行军、锻炼)后发生微损伤而逐步形成骨折。后发生微损伤而逐步形成骨折。它是因为损伤不停积聚，超出机体修复能力，它是因为损伤不停积聚，超出机体修复能力，继而产生疲劳性骨折或应力性骨折。继而产生疲劳性骨折或应力性骨折。特点特点：骨折和修复同时进行。：骨折和修复同时进行。第44页（1）疲劳性骨折好发部位）疲劳性骨折好发部位最常发生在下肢骨，最常发生在下肢骨，其次是上肢骨和躯干骨。其次是上肢骨和躯干骨。下肢骨骨折可发生在股骨、髌骨、腓骨、下肢骨骨折可发生在股骨、髌骨、腓骨、胫骨、内踝、距骨、跖骨、跟骨等处，其中，胫骨、内踝、距骨、跖骨、跟骨等处，其中，以胫骨、腓骨和跖骨更多见。以胫骨、腓骨和跖骨更多见。第45页（2）疲劳性骨折生物力学原理）疲劳性骨折生物力学原理 相关疲劳性骨折发生原因，相关疲劳性骨折发生原因，当前不一样学者持有不一样观点。当前不一样学者持有不一样观点。概括起来有以下几个观点：概括起来有以下几个观点：其一，肌疲劳是造成疲劳性骨折发生一个主要原其一，肌疲劳是造成疲劳性骨折发生一个主要原因。因。其二，肌牵拉是造成疲劳性骨折另一原因。其二，肌牵拉是造成疲劳性骨折另一原因。其三，骨钙质降低。其三，骨钙质降低。其它，维生素、酸中毒以及生物电现象等均可能其它，维生素、酸中毒以及生物电现象等均可能与疲劳性骨折相关。与疲劳性骨折相关。第46页（3）应力性骨折（疲劳性骨折）预防）应力性骨折（疲劳性骨折）预防主要预防标准以下：主要预防标准以下：防止长时间高频率单一负重跑跳训练。防止长时间高频率单一负重跑跳训练。正确选择运动场地。过硬运动场地，往往是应正确选择运动场地。过硬运动场地，往往是应力性骨折主要诱发原因。力性骨折主要诱发原因。充分准备活动。使肌、肌腱得到舒张、伸展，充分准备活动。使肌、肌腱得到舒张、伸展，提升其柔韧性和抗疲劳能力。提升其柔韧性和抗疲劳能力。早期发觉，早期处理。早期发觉，早期处理能早期发觉，早期处理。早期发觉，早期处理能够有效地预防应力性骨折发生。够有效地预防应力性骨折发生。饮食调整增加膳食中钙及蛋白质等摄人量。饮食调整增加膳食中钙及蛋白质等摄人量。第47页六、骨功效适应性六、骨功效适应性（一）骨形态结构功效适应性（一）骨形态结构功效适应性骨是有生命材料。骨是有生命材料。伴随它受到应力和应变情况，伴随它受到应力和应变情况，经过本身修复来改变其性质和外形，经过本身修复来改变其性质和外形，实现外表再造。实现外表再造。第48页（二）骨组织结构功效适应性（二）骨组织结构功效适应性骨骼组织为了适应各种力学功效需要，不但骨骼组织为了适应各种力学功效需要，不但在形态结构作了最正确搭配，而且对本身组织结构在形态结构作了最正确搭配，而且对本身组织结构也进行了优化组合。也进行了优化组合。体内骨组织形成、发展方式与其所受应力相关。体内骨组织形成、发展方式与其所受应力相关。比如骨组织结构与其内部应力分布相关，应力比如骨组织结构与其内部应力分布相关，应力大部位骨组织密度大，应力小部位骨密度小。大部位骨组织密度大，应力小部位骨密度小。骨组织能用最少骨量来满足运动所需骨强度。骨组织能用最少骨量来满足运动所需骨强度。第49页（三）骨塑形、骨重建和年纪相关性骨（三）骨塑形、骨重建和年纪相关性骨丢失丢失 骨塑形系指改变骨形状，骨塑形系指改变骨形状，骨重建则是骨转换一个特殊形式。骨重建则是骨转换一个特殊形式。在生长久几乎全部骨面都在进行骨吸收和骨形成，在生长久几乎全部骨面都在进行骨吸收和骨形成，以适应骨长长和长粗需要。以适应骨长长和长粗需要。当骨生长结束后，骨形成与吸收仍在进行，为骨当骨生长结束后，骨形成与吸收仍在进行，为骨重建。重建。3040岁后，骨形成速率慢于骨形成，最终结岁后，骨形成速率慢于骨形成，最终结果是骨量随年纪增加而降低，骨脆性增加。果是骨量随年纪增加而降低，骨脆性增加。第50页七、骨生物力学惯用指标七、骨生物力学惯用指标 骨材料特征：骨材料特征：惯用指标有最大载荷、惯用指标有最大载荷、弹性载荷、弹性载荷、最大挠度和最大挠度和弹性挠度。弹性挠度。骨结构特征：骨结构特征：惯用指标有最大应力、惯用指标有最大应力、弹性应力、弹性应力、最大应变和最大应变和弹性应变。弹性应变。第51页八、骨质疏松症与运动防治八、骨质疏松症与运动防治（一）定义（一）定义：骨质疏松症是以骨量降低、骨组织显微结构退骨质疏松症是以骨量降低、骨组织显微结构退化为特征，以致骨脆性增高而使骨折危险性增加一化为特征，以致骨脆性增高而使骨折危险性增加一个全身骨代谢障碍性疾病。个全身骨代谢障碍性疾病。其特点是：其特点是：1.骨量降低：是指骨矿物质和骨基质等百分比骨量降低：是指骨矿物质和骨基质等百分比降低。降低。2.骨微结构退变：表现为骨松质结构破坏、骨骨微结构退变：表现为骨松质结构破坏、骨小梁变细和断裂、骨皮质变薄等。小梁变细和断裂、骨皮质变薄等。3.骨强度下降。骨强度下降。第52页（二）分类（二）分类 依据疾病发生原因可将骨质疏松分为三大类：依据疾病发生原因可将骨质疏松分为三大类：1.原发性骨质疏松原发性骨质疏松：包含：包含 I型骨质疏松症型骨质疏松症：女性绝经后雌激素水平降低所致。：女性绝经后雌激素水平降低所致。型骨质疏松症型骨质疏松症：普通发生在：普通发生在60岁以上老年人，岁以上老年人，与增龄相关。与增龄相关。2.继发性骨质疏松症继发性骨质疏松症：常继发于内分泌性疾病、：常继发于内分泌性疾病、骨髓增生性疾病等其它疾病。骨髓增生性疾病等其它疾病。3.特发性骨质疏松症特发性骨质疏松症 多见于多见于814岁青少年或岁青少年或成年，多半有遗传家族史，女性多于男性。成年，多半有遗传家族史，女性多于男性。第53页（三）临床表现（三）临床表现1.腰背部疼痛腰背部疼痛是骨质疏松症最常见症状，以腰背痛多见。是骨质疏松症最常见症状，以腰背痛多见。2.身高缩短或驼背畸形身高缩短或驼背畸形是骨质疏松症主要临床表现。是骨质疏松症主要临床表现。3.骨折骨折是骨质疏松症常见并发症，往往在轻微活动中，就可是骨质疏松症常见并发症，往往在轻微活动中，就可发生骨折。发生骨折。骨折最常发生于腰椎、腕部和髋部。骨折最常发生于腰椎、腕部和髋部。第54页（四）诊疗（四）诊疗 当前，对骨质疏松症诊疗尚无完全统一当前，对骨质疏松症诊疗尚无完全统一标准。标准。在诊疗时能够结合各种方法伎俩进行。在诊疗时能够结合各种方法伎俩进行。1.诊疗标准诊疗标准以骨密度降低为基本依据，以骨密度降低为基本依据，并参考病史、生化指标和骨折进行综合考虑。并参考病史、生化指标和骨折进行综合考虑。2.诊疗标准诊疗标准我国现试行骨质疏松症诊我国现试行骨质疏松症诊疗标准以骨密度仪所检测骨密度值为主要依据，疗标准以骨密度仪所检测骨密度值为主要依据，同时参考世界卫生组织同时参考世界卫生组织(WHO)标准，并结合我标准，并结合我国种族、性别、地域峰骨量制订。国种族、性别、地域峰骨量制订。第55页（五）治疗（五）治疗 1.治疗目标治疗目标：是阻止病变发展，增加骨质量，是阻止病变发展，增加骨质量，降低骨折发生率，缓解骨痛，改进功效，提升生降低骨折发生率，缓解骨痛，改进功效，提升生活质量。活质量。2.治疗对象治疗对象：绝经期骨量快速丢失，骨密度测定，低于峰绝经期骨量快速丢失，骨密度测定，低于峰值骨量值骨量22.5SD；骨密度降至骨折阈值；骨密度降至骨折阈值；已经有脆性骨折；已经有脆性骨折；长久服用或注射造成骨量丢失药品，如强松；长久服用或注射造成骨量丢失药品，如强松；已存在继发性骨质疏松症。已存在继发性骨质疏松症。第56页（六）骨质疏松症运动防治（六）骨质疏松症运动防治 1.运动防治原理运动防治原理 可概括为以几方面：可概括为以几方面：（1）运动应力效应）运动应力效应运动对骨应力效应和对神经运动对骨应力效应和对神经肌肉代谢良好影响。肌肉代谢良好影响。（2）运动激素效应）运动激素效应可增加睾酮和雌激素分泌，促可增加睾酮和雌激素分泌，促进骨代谢等。进骨代谢等。（3）运动补钙效应）运动补钙效应运动可提升需钙阈值，运动可提升需钙阈值，促进钙促进钙 吸收等。吸收等。（4）运动肌力效应）运动肌力效应运动在增强肌力量同时，运动在增强肌力量同时，也增也增加了骨质水平。加了骨质水平。第57页2.运动方式运动方式美国运动医学会推荐美国运动医学会推荐OP预防运动方案预防运动方案是力量训练和有氧运动。是力量训练和有氧运动。第58页 3.运动项目运动项目 (1)有氧运动有氧运动惯用运动项目有步行、慢速跑、骑自行车、惯用运动项目有步行、慢速跑、骑自行车、游泳、爬楼梯、登山、舞蹈及各种拳功操等。游泳、爬楼梯、登山、舞蹈及各种拳功操等。(2)力量运动力量运动 腹肌、背肌、四肢肌练习可用杠铃、哑铃、沙腹肌、背肌、四肢肌练习可用杠铃、哑铃、沙袋、滑轮、专门肌力训练器、本身体重如原地跳袋、滑轮、专门肌力训练器、本身体重如原地跳高等进行抗阻训练，也可采取等长训练。高等进行抗阻训练，也可采取等长训练。第59页 4运动量运动量运动量是指一次锻炼中肌肉所作总功量。运动量是指一次锻炼中肌肉所作总功量。其大小受运动强度、连续时间及运动频度影其大小受运动强度、连续时间及运动频度影响。响。(1)运动强度运动强度老年人提倡低能量运动训练，老年人提倡低能量运动训练，以最大心率以最大心率60%70%为宜。为宜。(2)运动时间运动时间运动强度大，连续时间可稍运动强度大，连续时间可稍短；短；普通普通30分钟到分钟到1个小时。个小时。(3)运动频率运动频率普通以次日不感觉疲劳为度，普通以次日不感觉疲劳为度，每七天训练每七天训练3 5日。日。第60页 6注意事项注意事项（1）强调三级预防标准对快速骨量降低人群，）强调三级预防标准对快速骨量降低人群，应及早采取对应防治对策应及早采取对应防治对策（2）坚持个体化标准）坚持个体化标准（3）规划运动阶段性坚持长久有计划、有规律）规划运动阶段性坚持长久有计划、有规律运动。运动。（4）注意运动量控制）注意运动量控制（5）加强身体定时检验，以观察有没有不良改变）加强身体定时检验，以观察有没有不良改变和及时进行运动效果评价和及时进行运动效果评价（6）重视准备活动和整理活动）重视准备活动和整理活动第61页 7.运动防治图解运动防治图解以上肢抗阻练习为例以上肢抗阻练习为例卧推卧推颈后弯举颈后弯举负重屈体臂后伸负重屈体臂后伸提拉杠铃提拉杠铃负重屈腕负重屈腕第62页附附.骨变形骨变形（一）骨变形原因（一）骨变形原因1.先天性骨变形：如先天性假关节。先天性骨变形：如先天性假关节。2.骨形成异常骨变形：如纤维性骨形成异常症、骨形成异常骨变形：如纤维性骨形成异常症、神经纤维瘤、帕杰神经纤维瘤、帕杰(Paget)病。病。3.代谢性疾病继发骨变形：如佝偻病、骨软化病。代谢性疾病继发骨变形：如佝偻病、骨软化病。4.伤后所致骨变形：如外伤骨折后或骨骺线生长障伤后所致骨变形：如外伤骨折后或骨骺线生长障碍致弯曲等。碍致弯曲等。5.炎症感染后造成骨变形：如梅毒性骨炎。炎症感染后造成骨变形：如梅毒性骨炎。第63页（二）骨变形种类：（二）骨变形种类：在临床上常见骨变形有以下几类：在临床上常见骨变形有以下几类：1.上肢上肢肩胛骨肩胛骨spregel变形、肘关节肘外翻和肘内翻、变形、肘关节肘外翻和肘内翻、猿手、下垂手、锤指等。猿手、下垂手、锤指等。2.下肢下肢髋关节髋内翻和髋外翻、髋关节髋内翻和髋外翻、.膝关节膝内翻和膝膝关节膝内翻和膝外翻、足外翻扁平足、足内翻、槌指等。外翻、足外翻扁平足、足内翻、槌指等。3.躯干躯干 常见有驼背、龟背、脊柱侧弯等。常见有驼背、龟背、脊柱侧弯等。第64页第65页