康复医学概论5骨关节肌肉生物力学ppt课件

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1、骨、关节、肌肉的生物力学基础潍坊医学院康复基础教研室刘蓓蓓Part1生物力学概述应力：结构内某一平面响应外部施加的载荷而产生的单位面积的负荷，以单位面积所受的力来表示。N/m2应变：结构在载荷某一点发生的变形应力应变曲线应力-应变曲线是描述材料力学性质的曲线。它反映了材料在加载过程中受力和变形之间的关系。为了确定一种材料的力学性能，通常将该材料制作成一定的形状—称为“试件”，将此“试件”在专门的仪器上施加载荷，直至破坏。在加载过程中连续记录载荷和应变，绘制成曲线，纵坐标代表应力（载荷），横坐标代表应变（变形），这就是应力-应

2、变曲线。强度是人体承受负荷时抵抗破坏的能力，包括结构破坏前所能承受的变形；结构破坏前所能承受的载荷；结构在破坏前所能贮存的能量；用极限应力表示。刚度：人体在受载时抵抗变形的能力。弹性和弹性限度物体受外力后发生变形，外力（在一定限度内）一旦撤去，物体能恢复原有的体积和形状的性质，叫弹性。外力的这个限度叫弹性限度。弹性材料能保持固定形状，特点是应力与应变成正比，外力作用下外力功转变成弹性能。塑性物体受外力后发生变形，当外力超过弹性限度时，即使撤去外力，也不能恢复原状而保持变形的性质，即发生了永久变形，叫塑性。塑性材料变形不可恢复

3、，特点是应力与应变呈非线性关系，外力作用下外力功转变成变形能力矩：力对物体转动作用的量度，是力和力臂的乘积。力使物体绕点或定轴转动，其效果除了取决于力的大小和方向以外，还取决于所围绕的定点或者定轴与作用线的距离。只有与轴既不平行，也不相交的力才能使物体转动，且起作用的仅仅是该力在垂直转轴平面内的分力。通常规定从轴的正面看去，力使物体按逆时针方向转动时，力矩为正；力使物体按顺时针方向转动时，力矩为负。N*m力偶：通常把两个大小相等、方向相反、作用线互相平行、但不在同一条直线上的一对力称为力偶。力与力偶臂的乘积称为力偶矩。使物体

4、产生逆时针方向转动的力偶矩，取正值，反之取负值。Part2人体力学：内力+外力（1）内力：指人体内部各种组织器官相互作用的力。最重要的首先是肌肉收缩所产生的主动拉力，是维持人体姿势和产生运动的动力；其次是各种组织器官的被动阻力，包括肌肉、骨、软骨、关节囊、韧带、筋膜等受压力或拉力作用时对抗变形的阻力，躯体的惯性力和内脏器官间的摩擦力及其固定装置(如腹膜、肠系膜、大血管等)的阻力等。（2）外力：指外界环境作用于人体的力，包括重力、器械的阻力、支撑反作用力、摩擦力及流体作用力。各种外力经常被利用来作为运动训练的负荷，这种负荷要求

5、肢体运动的方向和力量与之相适应，因而选择投入工作的肌群及其收缩强度，这是肌力训练的方法学理论基础。人的躯体运动遵循杠杆原理，各种复杂动作都可分解为一系列的杠杆运动。杠杆包括支点、力点和阻力点。支点到力点的垂直距离为力臂支点到阻力点的垂直距离为阻力臂。根据杠杆上三个点的不同位置关系，可将杠杆分成三类：第1类杠杆（平衡杠杆）支点位于力点与阻力点之间。如头颅与脊柱的连结，支点位于寰枕关节的额状轴上，力点(如斜方肌、肩胛提肌、头夹肌等的作用点)在支点的后方，阻力点(头的重心)位于支点的前方。主要作用是传递动力和保持平衡，支点靠近力点

6、时有增大速度和幅度的作用，支点靠近阻力点时有省力的作用。第2类杠杆（省力杠杆）阻力点位于力点和支点的之间。如站立位提踵时，以跖趾关节为支点，小腿三头肌以粗大的跟腱附着于跟骨上的止点为力点，人体重力通过距骨体形成阻力点，在跗骨与跖骨构成的杠杆中位于支点和力点之间。这类杠杆力臂始终大于阻力臂，可用较小的力来克服较大的阻力，有利于作功。第3类杠杆（速度杠杆）力点位于阻力点和支点的之间。如肱二头肌屈起前臂的动作，支点在肘关节中心，力点(肱二头肌在桡骨粗隆上的止点)在支点和阻力点(手及所持重物的重心)的中间。此类杠杆因为力臂始终小于阻

7、力臂，力必须大于阻力才能引起运动，不省力，但可以获得较大的运动速度。人体活动大部分是速度杠杆。Part3骨的生物力学骨骼的结构特点承受载荷+为肌肉提供动力联系和附着点骨组织：骨细胞+有机纤维+黏蛋白+无机结晶体+水胶原纤维借助黏蛋白的胶合形成网状支架，微小的羟磷灰石晶粒充填于网状支架并牢固附着于纤维表面骨膜+骨质+骨髓骨松质：由许多针状或片状的骨小梁交织而成，分布于长骨的两端以及其他骨的内部。骨小梁的排列与骨所受的压（重）力和肌肉牵拉的张力相适应，沿压力和张力方向排列。骨密质：质地致密，由紧密且规则排列的骨板构成。因各层骨板

8、中纤维的排列方向不同，且相邻两层的纤维呈交叉状，因而具有较强的抗压力和抗扭转能力。骨密质主要分布于长骨的骨干、扁骨的内、外层以及其他形状骨的表面。1.骨结构的生物力学特征骨具有在特定载荷环境下重量最轻的结构各向异性：由骨内部解剖结构易见骨是一种复合材料结构，特点就是各向异性，即其力学性能具