骨科生物力学

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1、第一章骨科生物力学一、概述１.简介骨是一种器官，主要由骨组织（骨细胞、胶原纤维和基质）构成，具有一定形态和构造，外被骨膜，内容骨髓，含有丰富的血管、淋巴管及神经，不断进行新陈代谢和生长发育，并有修复、再生的能力。经常锻炼可促使骨良好发育，基质中有大量钙盐和磷酸盐沉积，是钙、磷的储存库，参与体内钙、磷代谢，骨髓还有造血功能。　　成人有206块骨，可分为颅骨、躯干骨和四肢骨三部分。前二者统称中轴骨1２.骨骼的作用：支撑身体自重　　　　　　　与关节配合实现运动功能３.形态：长骨(longbone)呈长管状，分布于四肢，分一体

2、两端。体又称骨干，内有空腔称髓，容纳骨髓。体表面有l～2个血管出入的孔，称滋养孔。两端膨大称骺，有一光滑的关节面，与相邻关节面构成关节。骨干与骺相邻的部分称于骺端，幼年时保留一片软骨，称骺软骨，骺软骨细胞不断分裂繁殖和骨化，使骨不断加长。成年后，骺软骨骨化，骨干与骺融为一体，其间遗留一骺线。2长骨短骨扁骨不规则骨3短骨(shortbone)形似立方体，多成群分布于连结牢固且稍灵活的部位，如腕骨。扁骨(flatbone)呈板状，主要构成颅腔、胸腔和盆腔的壁，起保护作用，如颅盖骨和肋骨。不规则骨(irregularbone)形

3、状不规则，如椎骨。有些不规则骨内有腔洞，称含气骨，如上颌骨。4４.结构骨质由骨组织构成，分密质和松质。骨密质质地致密，耐压性较大，分布于骨的表面。骨松质呈海绵状，由相互交织的骨小梁排列而成，分布于骨的内部，骨小梁的排列与骨所承受的压力和张力的方向一致，因而能承受较大的重量。颅盖骨表层为密质，分别称外板和内板，外板厚而坚韧，富有弹性，内板薄而松脆，故颅骨骨折多见于内板。56骨膜：覆盖在新鲜骨的表面（关节面除外）。骨膜由纤维结缔组织构成，含有丰富的神经和血管，对骨的营养、再生和感觉有重要作用。骨膜可分为内外两层，外层致密有许

4、多胶原纤维束穿入骨质，使之固着于骨面。内层疏松有成骨细胞和破骨细胞，分别具有产生新骨质和破坏骨质的功能，幼年期功能非常活跃，直接参与骨的生成；成年时转为静止状态，但是，骨一旦发生损伤，如骨折，骨膜又重新恢复功能，参与骨折端的修复愈合。如骨膜剥离太多或损伤过大，则骨折愈合困难。7骨髓充填于骨髓腔和松质间隙内。胎儿和幼儿的骨髓内含发育阶段不同的红细胞和某些白细胞，呈红色，称红骨髓，有造血功能。5岁以后，长骨骨干内的红骨髓逐渐被脂肪组织代替，呈黄色，称黄骨髓，失去造血活力。但在慢性失血过多或重度贫血时，黄骨髓可转化为红骨髓，恢复

5、造血功能。而在椎骨、骼骨、肋骨、胸骨及肽骨和股骨的近侧端松质内，终生都是红骨髓。8５.骨的成分骨主要由有机质和无机质组成。　　有机质主要是骨胶原纤维束和粘多糖蛋白等，作成骨的支架，赋予骨以弹性和韧性。　　无机质主要是碱性磷酸钙，使骨坚硬挺实。　　脱钙骨（去掉无机质）仍具原骨形状，但柔软有弹性；　　煅烧骨（去掉有机）虽形状不变，但脆而易碎。9两种成分比例，随年龄的增长而发生变化。幼儿有机质和无机质各占一半，故弹性较大，柔软，易发生变形，在外力作用下不易骨折或折而不断，称青枝状骨折。成年人骨的有机质和无机质比例约为3：

6、7，最为合适，因而骨具有很大硬度和一定的弹性，较坚韧。老年人的骨，无机质所占比例更大，脆性较大，易发生骨折。６.性能要求：足够的强度：抵抗破坏的能力　　　　　　　足够的刚度：抵抗变形的能力　　　　　　　足够的稳定性：保持原有形状的能力　　　　　　　耐磨损10二、骨组织的力学特性１.骨骼的力学特点骨骼受力性能好：所受应力分布合理，关节之间摩擦力小　骨骼的性能有变异性：机械性能随年龄、性别、职业、个体环境差异有所不同　骨骼的力学体系处于平衡状态以适应人体任何体位　骨骼有自动反馈控制的特点２.骨形态对力学性能的影响３

7、.化学成分对力学性能的影响有机物使骨具有弹性，无机物使骨硬而脆11三、骨的机械性质１.骨在拉伸时的机械性能在线性范围内应力应变成正比，σ＝Ｅε干燥骨：ε=0.4%，湿润骨，ε=1.2%人和动物骨的机械性能见表１２.骨压缩时的机械性质见表２３.人体骨的力学特性见表３12四、应力遮挡１.应力遮挡：发生骨折的骨经固定后，负重情况下产生应力重新分配导致骨受力减小的现象。２.影响因素：内外固定器械的刚度与固定方式　　　　　　　骨折类型与骨端接触程度　　　　　　　肢体负重的方式与程度13第二章骨科内固定器械一、螺丝钉1.自攻丝螺

8、丝钉：使用时在骨上打导向孔，螺丝钉拧入时，自动切割出螺纹。拧入特别是在骨密质时时阻力较大非自攻丝螺丝钉：使用时先在骨上钻导向孔，然后在导向孔上攻丝，拧入时阻力小，无骨屑排出２.皮质骨螺钉：应用在骨密质的螺钉，属于非自攻丝，整个长度上都有螺纹。松质骨螺钉：螺纹外径较大底径较小，为自攻螺钉，使用时不需攻丝。