最新7第三章《骨、肌肉的力学特性 及人体基本活动形式》.-药学医学精品资料.ppt

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1、最新7第三章《骨、肌肉的力学特性及人体基本活动形式》.-药学医学精品资料第三章骨、肌肉的力学特性及人体基本活动形式第一节骨的生物力学一、骨的力学性质（一）骨的应力——应变曲线如图3-1表示某一韧性材料的假象载荷——变形曲线在曲线的弹性范围（A-B）内加载，卸去载荷后结构可以复原，既不发生永久性变形。如继续加载，材料最外层的纤维在某一点（B）上开始屈服，此点称为屈服点。载荷继续增加超过屈服点而进入曲线的非弹性（塑性）范围,将造成永久性变形。如在非弹性范围继续加载，则达到结构的极限断裂点（C）。载荷

2、——变形曲线显示出确定结构强度的三个参数：①结构在破坏前所能承受载荷;②结构在破坏时发生的变形；③结构在破坏前所储存的能量由载荷与形变所表达的强度，用极限断裂点来表示。由能量贮存所表达的强度，则一整个曲线下方的面积大小来表示。此外结构的刚度，则用弹性范围的曲线斜率来表示。载荷——变形曲线可以用于测定大小不同、形状和性质不同物体的强度和刚度。（但必须是试件和试验条件标准化。）复合载荷：主要原因是人体骨骼几何结构不规则，且始终受到多种不定的载荷。eg:如正常行走时，足跟着地时为压应力，支撑阶段为拉应

3、力，足离地时为压应力，在步态周期后部分出现比较高得剪压力，表明有显著的扭转载荷。(二)肌肉活动对骨骼分布的影响骨骼在体内受载时，附着于骨骼的肌肉收缩可改变骨骼的应力分布。肌肉收缩所产生的压应力，与部分或全部拉应力相抵，从而降低或消除加于骨骼上的拉应力。（三）体育活动中骨骼的受力形式及其强度压缩载荷：身体处于垂直状态中，作用于骨端一端是人体重力和外加载荷的力，骨骼承受压缩载荷的能力最强。弯曲载荷：通常在骨骼其杠杆作用是出现。拉伸载荷：身体处于悬垂状态中，骨两端受到反向的拉力。扭转载荷：人体或局部肢

4、体做旋转动作是骨骼承受绕纵轴的反向力矩的作用。载荷分为静力载荷和动力载荷。三、机械应力对骨结构的影响（一）骨组织的构成：成骨细胞和破骨细胞处在动态平衡。1、当应力增大→成骨细胞活跃→骨质增生→承受面增大→应力下降→达到新的平衡。2、当应力下降→破骨细胞活跃→骨组织量下降→承受面减小→应力增加→达到新的平衡。（二）沃尔夫定律（Wolff）：骨骼在需要处多生长，在不需要处多吸收。（三）拉希指出：外伤和过度训练会引起骺软骨的过早愈合。四、骨疲劳（一）产生原因：造成疲劳性操作的典型情况是：作用次数较少而

5、载荷较高；或作用次数较多而载荷相对正常。（二）特征：1、疲劳性骨折或永久性弯曲（塑性形变）2、周期性载荷引起的骨折，开始于应力集中点，形成蚌壳式裂纹；3、疲劳过程如右图示：第二节肌肉的生物力学一、离体肌生物力学基础（一）肌肉结构力学模型1、三元素模型：收缩元、并联弹性元、串联弹性元。（1）收缩元：代表肌节中肌动蛋白微丝及肌球蛋白微丝。兴奋时可产生张力，称主动张力。（2）并联弹性元：代表肌束膜及肌纤维膜等结缔组织。当被牵拉时产生弹力，称被动张力。（3）串联弹性元：代表肌微丝、横桥及闰盘的固有弹性。

6、当收缩元兴奋后，使肌肉具有弹性。总张力＝主动张力＋被动张力2、模型的串联构成肌肉的长度；并联构成肌肉的厚度。（1）多个模型串联而成的肌肉：每个模型受外力与整块肌肉两端的外力相等。而肌肉的伸长和缩短却等于各个模型伸长和缩短之和。所以肌肉长度增加，对其收缩速度有良好影响，但不影响它的收缩力。（2）多个模型并联而成的肌肉：各个模型受外力之和等于肌肉外力，而肌肉的变形与模型变形相等。因此，肌肉生理横断面的增加，导致收缩力的增加，但不影响其收缩速度。（二）肌肉结构力学模型的性质1、肌肉张力——长度特性A→

7、肌肉被动张力为零时,肌肉所能达到的最大长度称为肌肉的平衡长度。B→收缩元的张力随长度变化,表现最大张力时的长度称肌肉的静息长度,约为平衡长度的125％。2、Hill方程（肌肉收缩力—速度曲线）V＝b（T0－T）/（T+a）；T＝a（V0－V）/（V+b）二、在体肌收缩生物力学（一）肌肉的激活状态：肌肉兴奋时其收缩成分力学状态的变化。肌肉进入激活状态后，收缩元兴奋产生张力，起初被串联弹性元的形变所缓冲。当串联弹性元的形变和张力进一步发展，整块肌肉的张力达到一定程度后，收缩元主动张力才能直接对肌肉起

8、止点施力，表现出肌肉收缩力。加塞·希尔用实验的方法：在肌肉受到刺激后的不同时间使肌肉受到突然拉伸，此时肌肉产生的拉力，明显超过肌肉为被激活的张力。因为激活后主动张力瞬间可以直接表现出来。因此，激活状态对完成动作起积极作用。例如：肌肉激活状态对百米跑起跑的影响。百米起跑，在“预备”时使伸下肢的各肌群产生“预张力”，这样可以提高反应速度和起跑能力。原因是在起跑前使肌肉处于活化状态，预先提高了串联弹性元及肌肉的张力。因而当运动员听到“跑”的信号时，收缩元的主动张力“不再”被缓冲，而直接用于克服外界阻力