骨的结构,成份和力学特性

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1、增，韵，代‘与，：王第3期骨的结构、成份和力学特性177文献综述骨的结构、成份和力学特性龟堡综述戴克戎审校心f(上海第二压科太学附属第九人民医院骨科)尺弓2。7／¨常生活叫，一j}骼受到复杂蚺力的作川，可发生一定的形业。骨的形变方向和形变量依赖所受载荷自方向和大小，受载骨本身的儿何形态及材料特性。骨受力后的反应可通过载荷一形变曲线加以定量描述，它反映了完整骨的结构特性。力作用子完整骨还可使骨产生复杂的内力和形变。骨内任意一点的局部形变口l{做应变，该点局部力的强度11【做应力。局部骨组织的材睾{特性决定着某一点的应力和应变关系。如果骨受到非常强大的力的作川，则荣一点的力和应

2、变可超过组织能承受的极限应力或也变，这时就会发生机械断裂，从而导致骨折。骨织除能为机休供力学支持外，还共有矿物质岸的作jf]，这对维持某些离子(如竹、磷、镬等)的内环境平衡有重要作Ji】正常情况r，骨组织处于吸收雨_彤成的平衡状态一些垒身录【／或局部心索町导致骨形成和／或骨吸收的增加或减少。骨的生物学改变引起骨帕显微结构穗J组成成份的变化，从而影响骨组织的力学特性。而骨力学特性的改变也I政变完整骨受载后的反应，使骨组织抵御骨折的能力增强或下降。一般认为，骨的宏观结构的力学特性依赖于其形状和大小，同时也依赖于其材料的力学特性，而骨的材料{性义依赖于骨的成份(如孔隙率，矿化等)

3、利结构(如胶原纤维排列、小梁骨或皮质骨等)。本文仅对上进几个方面作一简单综述。一、骨的结构和成份成人皮质骨址重[I~20为水，45为骨盐，其余35D／为有机物质。有机成份中，绝大部分为胶原(占9O～9％)，另有少量的无定形基质，包括氨基多糖和糖蛋白(约占￡～10)。骨盐的存在使骨具有特有的强度和刚度_l】。骨组织的化学成份随个体的年龄及其部位不向而不同。业已证实，问质板层骨的钙含越比骨单位要火。]，Ⅱ且，由于矿化程度各异，不同骨单位的钙台量也有很失差异。实验迂证实，在迅逑钙化时骨组织内非胶原蛋白的含量增加!。骨盐的主要成份足磷酸钙和碳酸钙，并有少量的钙、镁l氟化物。骨盐的主

4、要形式为羟丝磷扶石结晶年引元定形的磷酸钙棍台物。羟基磷荻的最小单位町以分子式ca。(P0)(OH)来表达。骨磷跃结品的长攫约为50~10OA，在胶原刚络内有序排列，并可随年龄增长而明显增大l【j”。骨股主婴为l型胶其一般成份及分予站构与皮肽、真皮、肌腱承l筋膜fl匀胶原类178医用生物力学第9卷似。骨胶原分子有二根a—I髓，一根a一2链，这与软骨Ⅱ型胶原不同，后者有0根a—I链。dT于骨胺原存在符牢同的分子问交联，此在通常爪1：提取结缔组织胶原晌浓撒Ilr极难藩解‘j。骨旧细胞包杆成骨蛳胞，破骨细胞和骨细胞。成骨细胞分泌细胞外基质将己围起米而成为骨细胞。骨形成时，成骨细胞分

5、泌未钙化的类骨质，随后羟基磷灰石结．在类骨质胶原纤维周围彳『序沉积。尽符70的类骨质可在几天内迅速钙化，但完夺钙化Q,UL个月的时间【t。完整骨皮质骨和松质骨两种骨组织构成。皮质骨构成了长骨的骨干及包绕干骺端的薄壁，千骺端和骨骺的松质骨与干骺端的皮质骨薄壁相连接，形成一小粱扣乖l_哥板构成的、捆互连续的蔓维网络。骨小粱将千骺端和骨骺内部分隔成许许多多太小_-、棚瓦交通的孔蹿结构rI’4]。从发E学米石，皮质骨可分为原始骨和嚣发骨两部分。原始骨通过软骨山骨化或骨外膜下直接成骨而形成。在st

6、一过程可涉及好见代细胞的骨呱收和骨形成。南骨吸收及骨形成过程形成的一【刀骨组织叫做继发骨『r，，。高等哺乳动物可见到三种类型的原始骨，包括环状扳层骨，编织圩维骨1原始骨单位。出生时，皮质骨E耍为含有原始骨位的编织纤维骨。托期问，原输骨}je积t骨外脱表面使长骨周径增粗。种系不用，新骨旧结构也不M，彳E人类骨骼，通常f}T环状扳联骨构成。生比较为迅速的动物(如犬、牛等)通常由编织纤维竹构成。编织纤维骨一般食有较大的、形状不规则的Ifn_管耽，旧同骨发面古有成骨细胞。成骨细胞连续积一的新骨(板层骨)，从而逐渐缩小恤管腔的】：I径。这种新形成的骨J掰了原有的『0L符舱，ll【{做

7、原始喻佛系统或原始骨化。原始骨位通常骨纵{flj甲}，古l彳r1数根i；CiT，卅Y,s编}所包绕『^。整个一生发的连续的骨改建过程改变了骨的内部绪构，邀一过程)r婚为破骨细胞竹：骨吸收，从而形成纵向排列的吻合管腔，随后，符脾衷面成骨细胞一层地沉积纤维有序排列的新骨，囡而符腔直轻逐渐缩小直至仪存一根细小的札镗。这种新形成的骨钉：叫做继发哈佛系统或继发竹位。继发付f甚通常}』『同心JI列的板骨构j圬始骨qtV,；3-同的妊，继发讦位总是以粘合线为界。粘合线形成I：破骨细胞骨吸收活动停止、成甘胞骨形成活动开耍爵的部位。