骨伤生物力学1.pptx

应力集中影响：由于截面尺寸改变而引起的应力局部增大的现象称为应力集中 临床骨外科手术中经常遇到应力集中现象，如四肢长骨骨折后用螺钉固定钢板时骨要钻孔、骨折牵引要钻孔、手术中切除骨骼形成小缺损等，都出现应力集中。 应力集中使骨骼强度减弱 1 2018-3-15 骨形态结构的功能适应性 Wolff认为骨结构不仅与其载荷有关，而且还能适应载荷变化并遵循数学定律改变自身结构。 研究表明：骨的大小与体重及其活动强度有关 Wolff定律：骨对载荷变化的适应性 大量研究和实践证实：长期、系统、科学的运动训练对骨的形态结构能产生良好的影响，并表现为骨形态学的适应性变化。 2 2018-3-15 不同运动项目对骨形态结构的不同影响也能充分体现骨对应力的功能适应性 跳跃项目类的田径运动员以胫骨前缘骨壁增厚为主 举重运动员则以胫骨内侧壁增厚为主 基因表达失调、缺乏适当运动和机械力作用或有外来因素干扰（放射线或药物）均可导致先天性或发育性骨异常和相应的肢体畸形 3 2018-3-15 长骨的功能适应性 骨小梁排列方向沿着运动所引起的骨的主应变方向 股骨最大压应力在截面内侧 股骨最大拉应力在截面外侧 横截面的前后部位为中性层通过的低应力区域 内外侧为适应高应力而较厚 前后侧由于不完全骨吸收而成为狭谷状，以适应由于中性层波动而产生的低应力。 4 2018-3-15 活体骨重建目标：骨使其总的结构适应于其载荷环境的变化 生物材料骨：无论是在断面形式、空间结构还是强度、密度分布上都是与应力状态充分适应 5 2018-3-15 骨折治疗中生物力学原理 血肿机化、原始骨痂形成：一般不受外界环境影响，称原始短周期应激适应。 适应过程反馈路线是自体封闭的，与外界环境无关 因势利导，不能干预 骨痂塑形期：新的功能适应过程，称继发性长周期功能适应。 适应过程反馈路线是开放的，与环境有关 可以干预 6 2018-3-15 基本原则：充分利用功能情况下的力学状态去控制骨修复，而不要去干扰甚至破坏骨应承受的力学状态。 关键：在不同年龄阶段如何选择负荷能够产生适宜的应变以增加骨量 7 2018-3-15 骨塑形、骨重建和年龄相关性骨丢失 骨塑形和重建均是由破骨细胞和成骨细胞共同完成，生长期骨形成和吸收以适应骨生长需要。成熟期为骨重建过程，达到动态平衡。 30~40岁后骨形成速度慢于骨吸收使骨量随年龄增加而降低，脆性增加。 骨松质丢失表现为骨小梁变薄变细数量减少；骨皮质表现为多孔状变薄。 8 2018-3-15 运动负荷对骨影响的实验研究 未成年人：运动负荷的最适压力作用于骨骺将刺激骨完成正常的生长过程，如果负荷过大，反而阻碍骨的生长。 生长期动物高强度训练后骨长度和重量减少，可能是超负荷作用于骺板所致 成年骨：持续的同一水平的负荷对增加小梁骨矿物质含量有一定作用，而变化的负荷则可能只产生很小的影响。 绝经女性：负重训练明显影响其骨量 9 2018-3-15 弹性固定准则（顾孟氏准则） 固定稳定：使骨折远近端与医疗器械构成几何不变体系。对固定的要求： 器械与骨折远近端构成几何不变体系 功能活动时对断端的正常应力分布干扰较小 非功能替代 夹板或钢板 10 2018-3-15 断端生理应力：可加速骨折端愈合速度，提高愈合质量的断面应力称为生理应力。 恒定性生理应力：由器械加载产生，可增加断面摩擦力，增强固定稳定性，缩小新生骨细胞移行距离。 间断性生理应力：由功能锻炼、肌肉内在动力产生，可促进血液循环，激发骨折端新生骨细胞增长。 需要深入研究：生理应力值的区间和最优值的确定 11 2018-3-15 夹板局部外固定的生物力学研究 布带的约束力 800g左右张力最合适（既能固定骨折端，又不致引起并发症） 治疗早期12~96小时内密切观察松紧度，及时调整，以免因伤肢周径增大使约束力急剧增加，形成恶性循环。 4~5天后，伤肢周径减小，约束力下降，及时调整布带，防止骨折的再移位。 12 2018-3-15 夹板的弹性固定力 柳木、竹木夹板有一定弹性和韧性，在固定所需约束力范围内，形变不大； 夹板必须有一定的刚度，刚度不足起不到稳定固定作用，使骨折端产生剪力，造成骨折畸形愈合、延迟愈合甚至骨不连；刚度过大，夹板不易与肢体充分接触，不易发挥夹板的弹性来维持固定及纠正残余畸形；刚度过大也会增加皮肤压疮的发生率。 13 2018-3-15 纸压垫的效应力 夹板下加纸压垫改变了夹板固定力均匀分布的状况，使纸压垫处的作用力高于其它部位； 效应力的大小随纸压垫的大小及厚薄而改变，越厚则效应力越大； 放置位置：骨折移位方向 14 2018-3-15 肌肉收缩的内在动力 肌肉夹板：限制骨折的移位 矫正残余的成角及侧移位畸形，起到慢性复位作用 固定期间如何控制肌肉收缩的形式？收缩的强度？ 夹板固定：不固定关节或只