骨科生物力学概述ppt课件

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1、生物力学1第一章概论第一节生物力学概貌一.生物力学概念及学习的重要性力学---研究力及物体机械运动与其应用的科学.生物学---研究生命结构、功能、发生、发展规律的科学.生物力学---力学、生物学、医学结合的一门边缘学科，是力学原理在生物学中的应用，以此来研究生物与力学有关的问题.人的整体各个器官生命的过程运动生物力学工程生物力学医学生物力学流体生物力学固体生物力学2重视：1.力学是其他科学的基础2.生物力学是力学发展的动力3.生物力学将自然界的启示应用于工程技术----仿生学空气动力学飞机生物力学生理学、诊断学、外科学、修复学鸟、响尾蛇、蝙蝠、海豚、鸭子、锯草……3二.生物力学的发展渊源

2、*英国WillianHarvey1615年血液循环1小时心输出量：*Galileo1638年*Boreli1680年《论动物的运动》生物力学史上第一部专著*Poiseuille水银压强计*德国VonHelmboltz眼底镜，神经传播速度30m/s4Galileo发现加载与骨形态的关系1834Bell骨可以使尽可能少的材料承担载荷Ward增加压缩载荷，可增加骨形成Ludwig重力、肌力对维持骨质量的必要性1867瑞士学者骨的结构形态于承载大小、方向有关Wollf《骨转化定律》在骨力学研究方面：1967第一届国际生物力学讨论会1978我国将生物力学纳入力学发展规划5第二节骨力学及其研究中的几

3、个问题1.骨结构研究3.骨的应力适应性2.应力-应变研究4.骨折治疗研究5.脊柱生物力学6.关节生物力学7.骨骼肌力学8.颅脑损伤力学6第三节骨伤生物力学在我国的发展骨伤生物力学---根据人体构件的解剖特征和力学性质，用力学原理和方法研究骨折、脱位、矫形、移植及各种急慢性软组织损伤等病因、病理、治疗及愈合机理的科学。骨伤生物力学研究内容骨的力学性质肌肉、肌腱、韧带、腱鞘、滑囊力学性质寻找环境效应对生物组织的影响骨折的病因、病理、治疗骨矫形、延长、移植的手术疗法骨重建的反馈机理及骨生长的人为控制伤筋与骨错缝的研究骨缺血坏死问题、骨性关节炎问题现行骨伤疗法的改进和完善7第四节力效应与骨伤科疾

4、病的关系1.骨伤科疾病的发生是力作用的结果外力内力直接暴力间接暴力肌力慢性劳损2.骨伤科疾病的病理变化也是力作用的表现力的三要素大小方向作用点胸大肌肱二头肌三角肌83.骨伤科疾病的治疗是力学原理的应用4.生物力学的发展促进骨伤科临床治疗的提高石膏固定、夹板固定、手术内固定9第二章力学、材料力学基础知识骨力学性质刚体---运动规律---力的外效应----力学弹性体---形变规律---力的内效应----材料力学第一节力的概念力的性质常见力肌肉力生理横截面积10力的分量肌肉力的稳固分量和转动分量FmWaG力矩力偶11WhFmJ31第二节静力平衡1.颈椎关节WhFmJ122.踝关节FmNN=WF

5、m5cm7.5cmJ133.肩关节FmWaGG=10NWa=30NFm15030cm30cm3cmT144.髋关节FmNWlN=WFmWa=W72010.8cm3.2cm7cmJ15NWl74.230165.髌骨受力髌韧带骨直肌骨中间肌骨内侧肌骨外侧肌屈膝300F=W600900屈膝>900F=4WF=6WF=8W176.夹板治疗骨折时受力18第三节骨的载荷、内力和变形弹性体---形变规律---力的内效应----材料力学外力作用形变一、物体的应力和应变屈服断裂1.外力、内力、应力P1P2P3P4P5mmIIIP1P2P3mmIP4P5II内力外力19内力---外力作用物体使物体发生形变，

6、其内部各部分之间因相对位置发生变化，而引起的相互作用力称附加内力，简称内力。P4P5IIP截面中任一点P的内力---应力---应力应力单位：Pa202.形变与应变△ux△vy形变:△u、△v应变：正应变（线应变）：xyστxyτγ△x形变:△x应变：切应变（角应变）：213.应力与应变关系弹性模量弹性模量4.杆件变形的基本形式（1）拉伸或压缩形变xP受大小相等、方向相反、作用线与轴线重合的一对力的作用而发生的形变，表现为长度拉伸或缩短。22（2）剪切形变受大小相等、方向相反、作用线垂直于轴线且相距很近的一对力的作用而发生的形变，表现为两个面发生错动。（3）扭转形变受大小相等、转动方向相反

7、、作用面垂直于轴线的一对力偶的作用而发生的形变，表现为两个截面饶轴相对转动。（4）弯曲形变受垂直于轴的横向力作用而产生的形变，表现为杆件由直线变为曲线。23二、拉伸及压缩PP1、横截面上的应力mmPPfa'bab'平面假设截面各处的应力相等243、应变4、应力集中概念2、斜截面上的应力PPαPαNστ25三、剪切形变26四、扭转形变实验中看出：1.各圆周线大小、形状、间距不变，只是绕轴转过了不同角度。说明：横截面仍为平面（平面假设）