医学生物力学概念.doc

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1、国内的骨生物力学研究首创于上海九院的戴克戎教授,他所领衔的骨生物力学实验室在此方面做了许多卓有成效的工作。此处所述的几个骨生物力学概念也均摘自戴教授的相关著作，这些概念也是作为骨科医生所必须掌握的概念，特别是对于我们年轻的骨科医生和研究生，对于上述概念有清楚的认识对于理解骨科治疗的的一些理念和原则是具有决定性的帮助意义的。应力与应变应力（Stress）是指每一个单位面积的负荷和力,发生于一个平面的表面上，是对于外来施加负荷于一个结构上的反应。力和力矩可在不同方向施加于结构上，产生拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切以及复合性应力等，临

2、床上绝大部分骨折的发生是复合性应力引致的。应变（Strain）是指结构内的形变以适应外加的负荷。包括两种类型，其一为线形应变，即引起标本长度的变化；其二为剪切应变，即在结构内引起成角关系的变化弹性模量Elasticitymodulus弹性模量是反映材料的力学性质的最基本的材料常数之一，其数值为应力与应变的比值，弹性模量数值越大，材料的刚度越高。粘弹性viscoelasticity粘弹性材料兼有弹性材料与粘性材料的力学性质，具有以下特点：⑴应力松弛⑵蠕变⑶滞后现象。人体内骨与软骨组织、皮肤、血管壁等均是粘弹性材料。应力遮挡Str

3、essShielding当两个或两个以上具有不同弹性模量的成分组成一个机械系统时，将会发生载荷、应力和应变重分配现象，具有较高弹性模量的成分承担较多的载荷，较低者少承担或不承担载荷，应变也相应减少，这称为“应力遮挡”效应。蠕变与应力松弛Creep&StressRelaxing若应力保持不变，物体的应变随时间的延长而增大，这种现象称为蠕变；当物体突然发生应变时，若应变保持一定，则相应的应力将随时间的增加而下降，这种现象称为应力松弛。骨强度boneintensity骨强度是指骨组织受负荷后对抗结构破坏的能力。主要与以下四方面有关⑴

4、骨的材料特性⑵骨量⑶骨组织的分布⑷骨的几何形态骨刚度骨刚度可定义为骨组织受负荷后对抗变形的能力。骨的刚度使骨具有支架作用以支持柔软的器官，并为运动创造条件。Wolf,s定律骨组织可通过大小、形状与结构的改变的再塑造，以适承载的需要。这种现象，可概括为Wolf,s定律。换言之，需要时可有骨形成，不需要时有骨吸收。静力平衡与动力平衡Staticequilibrium&Dynamicequilibrium骨组织和韧带维持关节稳定与平衡的作用为静力平衡；肌肉组织维护关节稳定和平衡的作用称为动力平衡。骨塑形（Bonemodeling）与

5、骨重建（Boneremodeling）骨塑形指人体在出生后的生长发育过程中，骨组织通过骨吸收与骨形成的相互作用形成与机体所需功能相适应的骨形态及骨组织有机组成的生物学过程。骨重建指骨组织局部区域内由骨单位所进行的骨转换活动，骨重建经激活、骨吸收、骨形成周期后可转换约0.05mm3的骨组织，一个骨重建周期约需3个月左右。骨塑形可增加但不降低骨组织的强度和骨量；而骨重建可调节矿物盐平衡，修复显微损伤及移除多余的骨组织，可保存或降低但不增加骨强度和骨量。骨重建的现代概念认为：骨组织为适应外在的受载负荷环境可通过改变它的多孔性与骨小梁

6、排列即内在性骨重建，或改变它的几何形状与体积大小即外在性骨重建，以达到最佳的结构。应力-应变曲线示意图