new生物力學(xué)7

1、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：結(jié)構(gòu)強(qiáng)韌，活動范圍小。,功能：傳遞力，運(yùn)動為主。,特點：靈活，三維方向運(yùn)動，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),,關(guān)節(jié)面,關(guān)節(jié)囊,關(guān)節(jié)腔,,滑膜層,纖維層,,韌帶,關(guān)節(jié)內(nèi)軟骨,關(guān)節(jié)盂緣,關(guān)節(jié)靈活,關(guān)節(jié)面,關(guān)節(jié)腔,滑膜層,關(guān)節(jié)穩(wěn)定,韌帶,關(guān)節(jié)盂緣

2、,關(guān)節(jié)囊,關(guān)節(jié)腔內(nèi)負(fù)壓,二、關(guān)節(jié)的運(yùn)動和軸,1.額狀軸,屈伸運(yùn)動,2.矢狀軸,內(nèi)收和外展運(yùn)動,3.垂直軸、自身長軸,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,4.環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動,,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 ：,前屈：1800 ，后伸：500,外展、內(nèi)收>1800 ,肩胛骨參與外展運(yùn)動,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動：平舉時，內(nèi)旋900 ，外旋900,環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動,關(guān)節(jié)受力 ：,G=10N,,T,二、肘關(guān)節(jié),結(jié)構(gòu),橈尺近側(cè)關(guān)節(jié) 由橈骨上端的環(huán)狀關(guān)節(jié)面與尺骨的橈切跡構(gòu)成。,

3、肱尺關(guān)節(jié) 由肱骨滑車與尺骨滑車切跡構(gòu)成。,肱橈關(guān)節(jié) 由肱骨小頭與橈骨上端關(guān)節(jié)凹構(gòu)成。,運(yùn)動 ：,屈：1400 ，伸：10~200,環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動,外展、內(nèi)收= 00,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動： 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 ：,三、髖關(guān)節(jié),結(jié)構(gòu),屈：1400 ，伸：150,環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動,外展300、內(nèi)收250,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動：平舉時，內(nèi)旋700 ， 外旋900,,,運(yùn)動,受力分析,臀中肌麻痹,,,,四、膝關(guān)節(jié),結(jié)

4、構(gòu),運(yùn)動 ：,屈伸：1500,環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動,外展、內(nèi)收=00,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動：屈膝900時，內(nèi)旋300 ， 外旋450,,,,,,,,,,屈膝過程中，轉(zhuǎn)動軸心在改變。,髕骨的作用之一：增大股四頭肌力臂。,受力分析：,,,,Fm=3.3W,,T,T=4.3W,,,五、踝關(guān)節(jié),結(jié)構(gòu),運(yùn)動 ：,屈伸：40~800,環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動,背屈時外展、內(nèi)收,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,受力分析 ：,,J,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)錯縫、關(guān)節(jié)囊損傷、韌

5、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,1.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：,過度外展、過度內(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,三、肩關(guān)節(jié)損傷,狹義：肩肱關(guān)節(jié),廣義：肩肱

6、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,（1）肱骨頭面積>關(guān)節(jié)盂面積,（2）韌帶相對薄弱，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?。喝羌?、岡上肌、岡下肌、小圓 肌、大圓肌、,上臂?。弘哦^肌、肱三頭肌,軀干?。?/p>

7、胸大肌、胸小肌、斜方肌、背闊肌,,,2.影響肩關(guān)節(jié)穩(wěn)定的內(nèi)在因素,（1）關(guān)節(jié)盂與關(guān)節(jié)頭的比例,盂橫向直徑<0.57~0.60肱骨頭橫向直徑,盂直向直徑<0.75肱骨頭直向直徑,（2）關(guān)節(jié)盂窩的后傾度,（3）肱骨頭的后傾 300,（4）關(guān)節(jié)囊的張力，關(guān)節(jié)盂緣的完整性,（5）肩部肌群的影響,,3.肩鎖、肩胸、肩胛胸壁關(guān)節(jié)在肩關(guān)節(jié)運(yùn)動中的作用,（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

8、端組成,（3）肩胛胸壁關(guān)節(jié),手平舉時旋前、旋后,環(huán)轉(zhuǎn)、幫助聳肩,過舉,手平舉時旋前、旋后,環(huán)轉(zhuǎn),過舉,四、髕股關(guān)節(jié)損傷,髕骨撕裂髕骨關(guān)節(jié)半脫位----髕骨超出股骨外側(cè)髁5mm以上,髕骨的主要功能：,保護(hù)股骨關(guān)節(jié)面,傳遞股四頭肌的力量,增強(qiáng)股四頭肌的力矩,負(fù)載屈膝時，起穩(wěn)定關(guān)節(jié)作用,“車鏈”作用，增加膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn),,,Q,,,Q,正常時 Q<150,髕骨半脫位的原因：,,骨性異常：靜力裝置,軟組織異常：動力裝置,,膝外翻,脛骨外旋

9、,髕骨形態(tài)異常,股骨外側(cè)髁低平,,股內(nèi)側(cè)肌萎縮,髕韌帶止點偏外,股外側(cè)肌緊張、粘連,,五、半月板的損傷,1.半月板結(jié)構(gòu),上凹下平,上凹與股骨髁接觸，下面與脛骨平臺相連,2.半月板功能,（1）加強(qiáng)膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定,,擰緊,契形體防止移位,如車輪下的墊木，防止屈膝時股骨前滑,阻止平移，幫助旋轉(zhuǎn),（2）分散股骨對脛骨平臺的壓力,（3）緩沖外力，協(xié)助活動,,有滑液，減小摩擦,調(diào)節(jié)外力,,3.半月板的運(yùn)動,膝關(guān)節(jié)運(yùn)動有屈伸膝，相對活動面為半月板的上面

10、,屈膝下旋轉(zhuǎn)，相對活動面為半月板的下面,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,七、關(guān)節(jié)韌帶的損傷,韌帶的生理作用：,給關(guān)節(jié)的固有感覺，提供本體感受信息,穩(wěn)定關(guān)節(jié)，防止過度活動,引導(dǎo)關(guān)節(jié)活動,韌帶損傷可分：,輕度（1度）：少量出血，少許纖維斷裂,中度（2度）：部分纖維拉斷,重度（3度）：纖維完全斷裂，斷端分離,外踝扭傷,第五節(jié)

11、 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 多空固體基質(zhì)時的摩擦力。,2.粘彈性----物體的形變與應(yīng)力速率有關(guān)。,三、關(guān)節(jié)軟骨的潤滑性,油潤軸承

12、μ=0.210,滑液潤滑的塑料對金屬全髖置換 μ=0.060,水潤滑的冰鞋 μ=0.030,關(guān)節(jié)軟骨對軟骨 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)軟骨的潤滑機(jī)制：,界面潤滑----依靠潤滑劑的化學(xué)作用吸附于接觸的固體表面的單層潤滑分子來進(jìn)行，潤滑劑在關(guān)節(jié)面上形成界面層。,液膜潤滑---厚厚一層液膜，是由受壓時的軟骨中滲透出來的。,四、關(guān)節(jié)軟骨的磨損,界面磨損----若相對表面引起接合力>表面承受力，發(fā)

13、生粘連性磨損。,疲勞性磨損----即使表面潤滑作用良好，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)力過大，或受力面積過小,軟骨損傷,關(guān)節(jié)退行性變化的過程：,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常活動的壓力,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，新骨生成，替代軟

14、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,,髖關(guān)節(jié)置換擬解決的問題,潤滑機(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,形狀,潤滑性,二、髖臼的粘固劑與軟骨下骨的應(yīng)力分布,若粘固劑與軟骨下骨無接觸,若粘固劑與軟骨下骨有少量接觸,骨小梁承力系統(tǒng)不適應(yīng)新環(huán)境,保證骨小梁與粘固劑