骨组织的生物力学医学课件

骨组织生物力学骨组织生物力学1 v骨是机体的基本构架，是健康的重要基石。骨的更新伴随人的一生，与生命活动和身体健康息息相关。正常成年人有206块骨，206块骨依据不同功能，按一定方式和力学结构，借助多种形式骨连接，构成完整的骨骼系统。2骨是机体的基本构架，是健康的重要基石。骨的更新伴随人的一生，骨的结构与功能解剖v 骨是人体最坚硬的器官之一，又具有一定的韧性和弹性。它做为运动系统的重要组成部分，在运动中发挥着杠杆作用。它还通过骨连接构建成坚硬的支架以保持机体的形态，并起到载荷重量、支持体重、保护内脏器官等作用。3骨的结构与功能解剖 骨是人体最坚硬的器官之一，又具有一定 一、骨的组成与形状一、骨的组成与形状（一）骨的组成（一）骨的组成正常成人有正常成人有206块骨，块骨，分成躯干骨、分成躯干骨、头颅骨、头颅骨、四肢骨三部分，四肢骨三部分，分别见表和图。分别见表和图。4 4 人体骨骼人体骨骼.名称总数各骨名称与块数名称总数各骨名称与块数.头颅骨头颅骨29脑颅骨脑颅骨8：额骨：额骨1顶骨顶骨2颞骨颞骨2枕骨枕骨1筛骨筛骨1蝶骨蝶骨1面颅骨面颅骨15：成对的：上腭骨腭骨颧骨鼻骨泪骨下鼻甲骨：成对的：上腭骨腭骨颧骨鼻骨泪骨下鼻甲骨不成对的：下颌骨不成对的：下颌骨1犁骨犁骨1舌骨舌骨1听小骨听小骨6：锤骨：锤骨2砧骨砧骨2镫骨镫骨2.躯干骨躯干骨51椎骨椎骨24：颈椎：颈椎7胸椎胸椎12腰椎腰椎5骶骨骶骨1尾骨尾骨1胸骨胸骨1肋骨肋骨24.四肢骨四肢骨126上肢骨上肢骨64：肩胛骨肩胛骨2锁骨锁骨2肱骨肱骨2尺骨尺骨2桡骨桡骨2腕骨腕骨16掌骨掌骨10指骨指骨14下肢骨下肢骨62：髖骨髖骨2股骨股骨2髌骨髌骨2胫骨胫骨2腓骨腓骨2跗骨跗骨14跖骨跖骨10趾骨趾骨145 5（二）骨的形状（二）骨的形状根据骨的外部形状，一般将其分为根据骨的外部形状，一般将其分为 长骨、长骨、短骨、短骨、扁骨、扁骨、不规则骨四种。不规则骨四种。66二、骨的结构二、骨的结构（一）器官水平的骨结构（一）器官水平的骨结构 在器官水平的基础上可将骨分为在器官水平的基础上可将骨分为骨膜、骨膜、骨质、骨质、关节面软骨、关节面软骨、骨髓及血管、神经等。骨髓及血管、神经等。骨的结构骨的结构771.骨膜骨膜分骨外膜与骨内膜分骨外膜与骨内膜。1）骨外膜）骨外膜：覆盖于除关节面外的骨外表面。覆盖于除关节面外的骨外表面。富有血管、神经及淋巴管，对骨的营养、新生及感觉有富有血管、神经及淋巴管，对骨的营养、新生及感觉有重要意义。膜内有成骨细胞，其细胞在幼年期非常活跃，进重要意义。膜内有成骨细胞，其细胞在幼年期非常活跃，进行分裂繁殖，可分化为成骨细胞直接参与骨的生成。到成年行分裂繁殖，可分化为成骨细胞直接参与骨的生成。到成年期转为静止状态，但能终生保持分化能力。期转为静止状态，但能终生保持分化能力。当发生骨的当发生骨的损伤如骨折时，骨外膜可重新分化为成骨细损伤如骨折时，骨外膜可重新分化为成骨细胞，形成骨痂，愈合折端。因此，被剥离骨胞，形成骨痂，愈合折端。因此，被剥离骨外膜后，骨易于坏死，且不易修复。外膜后，骨易于坏死，且不易修复。2）骨内膜）骨内膜：被覆于骨髓腔及松质骨表面。被覆于骨髓腔及松质骨表面。除衬在长骨骨髓腔的骨内膜在幼年时通过破骨细胞参与除衬在长骨骨髓腔的骨内膜在幼年时通过破骨细胞参与骨的长粗外，骨的长粗外，骨内膜具有终生的生骨潜能。骨内膜具有终生的生骨潜能。882.骨质骨质骨的主体成分，分为骨密质与骨松质。骨的主体成分，分为骨密质与骨松质。骨密质骨密质结构复杂，由规则且紧密成层排列的骨板构成。结构复杂，由规则且紧密成层排列的骨板构成。长骨的骨密质由外到内分别为长骨的骨密质由外到内分别为外环骨板层、骨单位及内环骨外环骨板层、骨单位及内环骨板层。板层。骨密质因结构致密，具有抗压、抗拉力强的特点，骨密质因结构致密，具有抗压、抗拉力强的特点，常分布于骨的表面及长骨的骨干。常分布于骨的表面及长骨的骨干。99（1）外环骨板层）外环骨板层 由靠表面的数层骨板绕骨干呈同心圆排列而成。外侧与骨由靠表面的数层骨板绕骨干呈同心圆排列而成。外侧与骨膜紧密相连，中间有与骨干垂直并横行穿过骨板层的管道，称膜紧密相连，中间有与骨干垂直并横行穿过骨板层的管道，称穿通管，是营养血管进入骨内的管道穿通管，是营养血管进入骨内的管道。（2）内环骨板层）内环骨板层由靠近骨髓腔面的数层骨板绕骨干呈同心圆排列而成。最由靠近骨髓腔面的数层骨板绕骨干呈同心圆排列而成。最内层与骨内膜相连，其中亦有穿通管出现。内层与骨内膜相连，其中亦有穿通管出现。（3）骨单位）骨单位 是骨密质的基本结构单位。位于骨内、外环骨板之间，是是骨密质的基本结构单位。位于骨内、外环骨板之间，是骨干骨密质的主体。骨干骨密质的主体。从骨单位的横断面可以看到同心分布的骨板，成为不同直从骨单位的横断面可以看到同心分布的骨板，成为不同直径的、径的、层套一层的封闭的圆柱，这种结构又被称为哈佛氏系层套一层的封闭的圆柱，这种结构又被称为哈佛氏系统。统。1010骨松质骨松质由针状或片状的骨板构成，由针状或片状的骨板构成，呈网状结构，形成骨小梁。呈网状结构，形成骨小梁。骨小梁按压力及张力的方向排列，骨小梁按压力及张力的方向排列，负责力学上的支撑机能。负责力学上的支撑机能。骨松质的疏松结构及骨小梁的力学特性，骨松质的疏松结构及骨小梁的力学特性，大大地减轻了骨的重量，又使骨达到最大的大大地减轻了骨的重量，又使骨达到最大的力学性能。力学性能。由于骨松质结构疏松，常分布于长骨骨由于骨松质结构疏松，常分布于长骨骨骺内部及其他骨的内部。骺内部及其他骨的内部。11113.骨髓骨髓 分红骨髓与黄骨髓。分红骨髓与黄骨髓。红骨髓具有造血功能。红骨髓具有造血功能。成人的短骨及扁平骨的松质骨网眼中的红骨髓成人的短骨及扁平骨的松质骨网眼中的红骨髓 伴随人的终生伴随人的终生 黄骨髓富含脂肪组织，不具有造血功能，但在黄骨髓富含脂肪组织，不具有造血功能，但在应急状态下黄骨髓可转化为红骨髓而再次具有造血应急状态下黄骨髓可转化为红骨髓而再次具有造血功能，如恶性贫血或外伤大出血时。功能，如恶性贫血或外伤大出血时。1212 4.关节面软骨关节面软骨 由透明软骨组成，覆盖在骨关节面上。薄而由透明软骨组成，覆盖在骨关节面上。薄而光滑且具有弹性，在功能上主要起减少摩擦、缓光滑且具有弹性，在功能上主要起减少摩擦、缓冲震动的作用。冲震动的作用。1313（二）细胞和组织水平的骨结构（二）细胞和组织水平的骨结构骨组织中含有多种细胞成分，称骨细胞系。骨组织中含有多种细胞成分，称骨细胞系。骨细胞系包括骨细胞、成骨细胞和破骨细胞等。骨细胞系包括骨细胞、成骨细胞和破骨细胞等。在骨形成、骨吸收、骨基质矿化平衡和骨修复过在骨形成、骨吸收、骨基质矿化平衡和骨修复过程中，骨细胞系扮演着各种不同的角色，具有不同的程中，骨细胞系扮演着各种不同的角色，具有不同的形态、功能和局部特征。形态、功能和局部特征。1414 1.骨细胞骨细胞 在成年人骨骼中在成年人骨骼中90%以上的骨组织细胞是骨细以上的骨组织细胞是骨细胞，几乎所有骨基质表面都被骨细胞体和质突覆盖。胞，几乎所有骨基质表面都被骨细胞体和质突覆盖。骨细胞的大面积覆盖和复杂的网状结构可以很骨细胞的大面积覆盖和复杂的网状结构可以很敏感地感觉作用于骨上的各种应力，具有控制离子敏感地感觉作用于骨上的各种应力，具有控制离子进出骨基质的作用。进出骨基质的作用。此外，骨细胞和成骨细胞等所形成的细胞网络此外，骨细胞和成骨细胞等所形成的细胞网络关系可以很好地感觉和处理骨骼变形，调节骨吸收关系可以很好地感觉和处理骨骼变形，调节骨吸收和形成，调节矿物质离子在骨基质和细胞外液之间和形成，调节矿物质离子在骨基质和细胞外液之间的流动和交换。的流动和交换。15152.成骨细胞成骨细胞排列在骨表面或紧紧包靠在邻近成骨细胞上。排列在骨表面或紧紧包靠在邻近成骨细胞上。主要功能有：主要功能有：（1）合成和分泌有机骨基质（骨胶纤维和基）合成和分泌有机骨基质（骨胶纤维和基 质），称类骨质，参与骨的形成并影响骨基质），称类骨质，参与骨的形成并影响骨基 质钙化；质钙化；（2）释放某些细胞介质，以激活破骨细胞。）释放某些细胞介质，以激活破骨细胞。1616 3.破骨细胞破骨细胞 由多核巨细胞组成，主要分布在骨质表面、骨内血管通由多核巨细胞组成，主要分布在骨质表面、骨内血管通道周围。道周围。破骨细胞具有非常大的降解骨基质的能力，它通过改变破骨细胞具有非常大的降解骨基质的能力，它通过改变其作用区域内的酸碱度（由原来约其作用区域内的酸碱度（由原来约7.0的的pH值降低到约值降低到约4.0），），以溶解骨矿物质；通过分泌酸性蛋白酶以降解有机骨基质。以溶解骨矿物质；通过分泌酸性蛋白酶以降解有机骨基质。在松质骨，破骨细胞则可从骨吸收的一边运动到另一边。在松质骨，破骨细胞则可从骨吸收的一边运动到另一边。一旦完成了骨吸收任务，破骨细胞便分裂成单核细胞，后者一旦完成了骨吸收任务，破骨细胞便分裂成单核细胞，后者若被再次激活又可形成新的破骨细胞。若被再次激活又可形成新的破骨细胞。临床上骨硬化症是由于破骨细胞吸收钙化软骨和骨细胞临床上骨硬化症是由于破骨细胞吸收钙化软骨和骨细胞功能丧失所致，采用骨髓移植的方法可成功地治愈动物和人功能丧失所致，采用骨髓移植的方法可成功地治愈动物和人骨硬化症。骨硬化症。1717三、骨的成分三、骨的成分 骨的成分由有机质和无机质组成骨的成分由有机质和无机质组成:有机物使骨具有一定的弹性与韧性；有机物使骨具有一定的弹性与韧性；无机物使骨坚硬。无机物使骨坚硬。1818骨的有机质骨的有机质主要是骨胶原纤维及骨非胶原蛋白。主要是骨胶原纤维及骨非胶原蛋白。骨胶原纤维骨胶原纤维简称骨胶原，分为简称骨胶原，分为型和型和型胶原等。型胶原等。占有机物的占有机物的90%；其余；其余10%由非胶原粘蛋白和由非胶原粘蛋白和 骨特异性粘蛋白组成。骨特异性粘蛋白组成。遗传性遗传性型胶原异常型胶原异常(包括数量减少和结构异常包括数量减少和结构异常 称为成骨不全，临床上主要表现为骨脆性增称为成骨不全，临床上主要表现为骨脆性增 加。加。1919骨非胶原蛋白骨非胶原蛋白包括骨钙素、骨结合素、骨涎蛋白、骨磷蛋白和少量包括骨钙素、骨结合素、骨涎蛋白、骨磷蛋白和少量粘蛋白。粘蛋白。骨非胶原蛋白可影响基质结构、骨钙化和骨细胞的功骨非胶原蛋白可影响基质结构、骨钙化和骨细胞的功能。能。其他其他：骨基质中还含可能影响骨细胞功能的生长因子如骨基质中还含可能影响骨细胞功能的生长因子如-转化生长因子簇转化生长因子簇(FGFs-)、胰岛素样生长因子、胰岛素样生长因子和和(IGF-和和 IGF-)、骨形成蛋白、骨形成蛋白(BMP)、血小板源性生、血小板源性生长因子长因子(PDGF)、白介素、白介素-1和和6(IL-1和和IL-6)和集落刺激因子和集落刺激因子(CSF)等。等。2020无机质无机质主要成分是磷酸钙、碳酸钙和柠檬酸钙。主要成分是磷酸钙、碳酸钙和柠檬酸钙。此外还有镁、枸橼酸离子等。此外还有镁、枸橼酸离子等。无机质有两个基本功能，即离子库和维持骨的无机质有两个基本功能，即离子库和维持骨的刚度和强度。刚度和强度。人体中约人体中约99%的钙离子、约的钙离子、约85%的磷离子、的磷离子、40%的钠离子和的钠离子和60%的镁离子贮存于骨矿结晶中。的镁离子贮存于骨矿结晶中。2121有机质与无机质的比例有机质与无机质的比例：有机质与无机质按一定的比例（前者约有机质与无机质按一定的比例（前者约1/3，后者约后者约2/3）有机地结合在一起，使骨组织具有坚）有机地结合在一起，使骨组织具有坚硬、抗冲击力的特征，而又能获得很高的机械性硬、抗冲击力的特征，而又能获得很高的机械性能和生理功能。能和生理功能。因此，有机物和无机物的结合，加之骨的结构因此，有机物和无机物的结合，加之骨的结构特点，使骨具有一定的坚固性和弹性。特点，使骨具有一定的坚固性和弹性。2222有机物和无机物的比例的年龄特征有机物和无机物的比例的年龄特征：有机质与无机质的比例具有明显的年龄特征：有机质与无机质的比例具有明显的年龄特征：少年儿童有机质的含量相对较多，因而其骨具有弹少年儿童有机质的含量相对较多，因而其骨具有弹性好、坚固性差、不易骨折但易变形的特点。性好、坚固性差、不易骨折但易变形的特点。老年人的骨其无机质的含量相对较多，其骨脆老年人的骨其无机质的含量相对较多，其骨脆性大，容易骨折，且骨折后不易愈合。性大，容易骨折，且骨折后不易愈合。因此，在日常生活及体育运动中应充分注意其因此，在日常生活及体育运动中应充分注意其年龄特征，以避免骨变形或骨折的发生。年龄特征，以避免骨变形或骨折的发生。2323四、骨的代谢四、骨的代谢 是通过成骨细胞和破骨细胞参与的骨形成与是通过成骨细胞和破骨细胞参与的骨形成与骨吸收来实现的，骨吸收来实现的，其代谢活动是一个动态平衡其代谢活动是一个动态平衡过程。过程。在人的生长期，骨形成大于骨吸收，骨量呈在人的生长期，骨形成大于骨吸收，骨量呈线性增长，表现为骨皮质增厚，骨松质更密集，线性增长，表现为骨皮质增厚，骨松质更密集，这一过程称为骨构建或称骨塑形。这一过程称为骨构建或称骨塑形。在成人期，骨生长停止，但骨的形成和吸收在成人期，骨生长停止，但骨的形成和吸收仍在继续，处于一种平衡状态，称为骨重建仍在继续，处于一种平衡状态，称为骨重建（remodling）。）。骨重建开始于骨吸收，随后是骨形成。骨重建开始于骨吸收，随后是骨形成。骨的吸收与形成连续进行，最终使骨能不断骨的吸收与形成连续进行，最终使骨能不断地自我修复和适应新的应力要求。地自我修复和适应新的应力要求。2424 骨重建过程 分为5期2525第一期：休止期或静止期。第一期：休止期或静止期。此期既无骨吸收也无骨形成。此期既无骨吸收也无骨形成。第二期：激活期。第二期：激活期。破骨细胞的前驱细胞分化成破骨前细胞，并附破骨细胞的前驱细胞分化成破骨前细胞，并附着在骨表面上。着在骨表面上。第三期：吸收期。第三期：吸收期。破骨前细胞与暴露表面接触、融合、分化成破破骨前细胞与暴露表面接触、融合、分化成破骨细胞，进行骨吸收。骨细胞，进行骨吸收。正常人约持续正常人约持续1个月，在吸收期骨表面形成一个个月，在吸收期骨表面形成一个陷窝，称为吸收陷窝。陷窝，称为吸收陷窝。26第一期：休止期或静止期。26第四期：转换期。第四期：转换期。吸收期结束，破骨细胞移向其他部位。吸收期结束，破骨细胞移向其他部位。第五期：形成期。第五期：形成期。成骨细胞在陷窝的表面上相继出现并分化、增成骨细胞在陷窝的表面上相继出现并分化、增殖，形成类骨。殖，形成类骨。随后，类骨成熟骨化成骨。随后，类骨成熟骨化成骨。待陷窝接近填平时成骨细胞失去成骨活性，成待陷窝接近填平时成骨细胞失去成骨活性，成为表面上的衬托细胞，此期为形成期。为表面上的衬托细胞，此期为形成期。2727一个骨重建周期约需一个骨重建周期约需3个月。个月。一个骨重建所形成的结构为一个骨重建单位（一个骨重建所形成的结构为一个骨重建单位（BRU）。）。在骨重建过程中，先出现骨的吸收，然后再有骨的形成，但在骨重建过程中，先出现骨的吸收，然后再有骨的形成，但吸收与形成的骨量大致相当。吸收与形成的骨量大致相当。骨重建的功能：可调节骨矿盐平衡、骨重建的功能：可调节骨矿盐平衡、修复显微损伤及移除无承载功能的骨修复显微损伤及移除无承载功能的骨组织，可维持或降低骨强度和骨量。组织，可维持或降低骨强度和骨量。每年在骨表面上出现的每年在骨表面上出现的BRU数量称为数量称为BRU的激活率，激活的激活率，激活率越高，骨表面率越高，骨表面BRU数量则越多，更新的骨量也就越多，一数量则越多，更新的骨量也就越多，一般将其称为高转换，反之则称之为低转换。般将其称为高转换，反之则称之为低转换。28281年中全身骨的年中全身骨的95参与骨重建过程。参与骨重建过程。影响骨重建的因素：影响骨重建的因素：即促进骨吸收和促进骨形成的因素即促进骨吸收和促进骨形成的因素。影响骨吸收的因素：影响骨吸收的因素：甲状腺激素、甲状旁腺激素、皮质类固醇激素、前列甲状腺激素、甲状旁腺激素、皮质类固醇激素、前列腺素腺素E2及雌激素等。及雌激素等。促进骨形成的因素促进骨形成的因素：维生素维生素D、胰岛素、运动等。、胰岛素、运动等。当任何一种因素缺乏时均会影响到骨代谢的过程。当任何一种因素缺乏时均会影响到骨代谢的过程。2929五、骨的钙化五、骨的钙化概念概念：在成骨细胞合成并分泌骨的有机成分在成骨细胞合成并分泌骨的有机成分（有机基质）后、在一定的条件下无机盐有序地（有机基质）后、在一定的条件下无机盐有序地沉积于有机质内的过程。沉积于有机质内的过程。骨的钙化过程极为复杂而微妙，它涉及细胞骨的钙化过程极为复杂而微妙，它涉及细胞内、外生物化学和生物物理学的过程。内、外生物化学和生物物理学的过程。3030（一）骨钙化的基本物质与途径（一）骨钙化的基本物质与途径骨钙化的基本物质是骨钙化的基本物质是：钙与磷离子；钙与磷离子；其次还有镁、钠、钾及其他微量元素；其次还有镁、钠、钾及其他微量元素；骨胶原纤维则为骨钙化提供基本结构场所。骨胶原纤维则为骨钙化提供基本结构场所。3131 骨钙化的途径是骨钙化的途径是：首先首先，成骨细胞合成并分泌骨的有机成分（主要是骨，成骨细胞合成并分泌骨的有机成分（主要是骨胶原，其次还少量的骨钙素蛋白、多糖类等）。胶原，其次还少量的骨钙素蛋白、多糖类等）。有机物为骨钙化提供结构基础。有机物为骨钙化提供结构基础。其次其次，体内的钙离子与磷离子结合形成晶体形式的羟基，体内的钙离子与磷离子结合形成晶体形式的羟基磷灰石磷灰石 Ca10(PO4)6(OH)2（无机盐）。羟基磷灰石结晶（无机盐）。羟基磷灰石结晶呈针状或板状，经转运至骨胶原间隙区域内。呈针状或板状，经转运至骨胶原间隙区域内。然后然后，无机盐再与有机质相鳌合形成鳌合物，最后形成，无机盐再与有机质相鳌合形成鳌合物，最后形成正常骨质。正常骨质。骨钙化实质：骨钙化实质：钙与磷的离子结晶体被转运钙与磷的离子结晶体被转运至骨胶原间隙区域内形成的鳌合物。至骨胶原间隙区域内形成的鳌合物。3232（二）影响骨钙化的因素（二）影响骨钙化的因素影响骨钙化的主要因素有：影响骨钙化的主要因素有：1胶原胶原骨胶原含有丝氨酸和甘氨酸，大量的丝氨酸以骨胶原含有丝氨酸和甘氨酸，大量的丝氨酸以磷酸丝氨酸盐的形式存在，在胶原基质的纤维上、纤维内与钙磷酸丝氨酸盐的形式存在，在胶原基质的纤维上、纤维内与钙离子结合或与磷离子结合，形成羟磷灰石结晶。离子结合或与磷离子结合，形成羟磷灰石结晶。2粘多糖类粘多糖类粘多糖是大分子的蛋白多糖类物质，这种粘多糖是大分子的蛋白多糖类物质，这种蛋白多糖复合物和钙化作用有关。酸性蛋白多糖的游离阴离子蛋白多糖复合物和钙化作用有关。酸性蛋白多糖的游离阴离子可选择性结合钙离子，减少羟磷灰石结晶的形成，从而抑制钙可选择性结合钙离子，减少羟磷灰石结晶的形成，从而抑制钙化作用。当蛋白多糖被酶分解后，即可解除该抑制作用。化作用。当蛋白多糖被酶分解后，即可解除该抑制作用。3基质小泡基质小泡是由成骨细胞向类骨质中所释放的小泡，是由成骨细胞向类骨质中所释放的小泡，泡内含钙、小的骨盐结晶和钙结合蛋白。泡内含钙、小的骨盐结晶和钙结合蛋白。基质小泡是使类骨质钙化的重要结构。基质小泡出现时，基质小泡是使类骨质钙化的重要结构。基质小泡出现时，可增加磷酸钙的沉淀。基质小泡中所含的各种酶可通过多种途可增加磷酸钙的沉淀。基质小泡中所含的各种酶可通过多种途径促进软骨钙化。径促进软骨钙化。3333六、骨的机能六、骨的机能（一）力学机能（一）力学机能 1.支撑机能支撑机能骨是全身最坚硬的组织，通过骨连接构成一骨是全身最坚硬的组织，通过骨连接构成一个有机的整体，使机体保持一定的形状和姿势，对机体起着支个有机的整体，使机体保持一定的形状和姿势，对机体起着支撑作用，并负荷身体自身的重量及附加的重量。如脊柱、四肢撑作用，并负荷身体自身的重量及附加的重量。如脊柱、四肢在支撑。在支撑。2.杠杆机能杠杆机能运动系统的各种机械运动均是在神经系统的运动系统的各种机械运动均是在神经系统的支配下，通过骨髂肌的收缩、牵拉骨围绕关节而产生的。骨在支配下，通过骨髂肌的收缩、牵拉骨围绕关节而产生的。骨在其各种运动中发挥着杠杆机能和承重作用。其各种运动中发挥着杠杆机能和承重作用。3.保护机能保护机能某些骨按一定的方式互相连接围成体腔或腔某些骨按一定的方式互相连接围成体腔或腔隙，如头颅骨借缝隙及软骨连接方式围成颅腔，以保护脑。隙，如头颅骨借缝隙及软骨连接方式围成颅腔，以保护脑。34六、骨的机能34（二）生理学机能（二）生理学机能 骨的生理学机能包括钙、磷贮存机能、物质骨的生理学机能包括钙、磷贮存机能、物质代谢机能、造血机能和免疫机能等。代谢机能、造血机能和免疫机能等。1.钙、磷贮存机能与物质代谢机能钙、磷贮存机能与物质代谢机能骨是人体最大的钙库和磷库，在维护血中的骨是人体最大的钙库和磷库，在维护血中的钙、磷含量的恒定中起调节作用。钙、磷含量的恒定中起调节作用。2.造血机能和免疫机能造血机能和免疫机能出生后，红骨髓是唯一的造血器官。出生后，红骨髓是唯一的造血器官。在正常的生理状态下，血液中各种血细胞的在正常的生理状态下，血液中各种血细胞的生成、发育、释放、死亡和清除均处于动态平衡，生成、发育、释放、死亡和清除均处于动态平衡，并发挥着运送气体、防御、免疫等生理功能。这并发挥着运送气体、防御、免疫等生理功能。这种动态平衡及生理功能的实现则依赖于红骨髓的种动态平衡及生理功能的实现则依赖于红骨髓的正常造血功能。正常造血功能。3535八、骨的表面形态八、骨的表面形态常见的形态有：常见的形态有：1.骨面的形状骨面的形状有平面、三角、线、缘及关节面等。有平面、三角、线、缘及关节面等。2.骨面的突起骨面的突起有突、棘、隆起、粗隆、结节、嵴等，有突、棘、隆起、粗隆、结节、嵴等，长骨两端可分为头、小头、髁、上髁及踝等。长骨两端可分为头、小头、髁、上髁及踝等。3.骨面的凹陷骨面的凹陷有窝、凹、小凹、沟、压迹及切迹等。有窝、凹、小凹、沟、压迹及切迹等。4.骨的空腔或裂隙骨的空腔或裂隙有腔、窦、房、小房、管和道等。有腔、窦、房、小房、管和道等。5.骨腔裂的开口骨腔裂的开口有口、门、裂、或裂孔等。有口、门、裂、或裂孔等。3636骨组织的生物力学v 骨的力学功能是支撑机体，运动和保护。骨要完成这些功能，其自身也需要不断地新陈代谢，来维持自身功能需求。当骨受到（不可抗）外力时，它还要有自我修复能力，或者改变自身性能和外形。积极的情况是，通过个体体育锻炼，使骨皮质增厚，骨密度增加，甚至骨粗隆增大，这些也说明骨对其承受的力具有一定的适应能力。37骨组织的生物力学 骨的力学功能是支撑机体，运动和保护。骨要完v一、骨的力学性能v1、骨的载荷与塑性：v 载荷即外力，是一物体对另一物体的作用。v 作用于骨骼上的外力可分为体积力与面积力两类，简称体力与面力。体积力直接作用于人体内部各点，如重力、惯力等。面积力是作用于人体表面上的力，如撞击力、挤压力等。面积力如果作用面积较大时称分布力或分布载荷，有均匀分布与不均匀分布之分。在外力分布面积远小于物体时，可以把这外力简化成集中作用一点，这种外力称为集中力或集中载荷。38一、骨的力学性能38v 外力对物体产生的外部效应引起运动或平衡，对物体产生的内部效应则引起物体的变形，甚至使物体发生破坏。变形的大小不仅与作用在物体上的外力大小和方向有关，而且也与物体的几何尺寸以及材料的物理性质有关。物体所以发生变形，是由于在外力作用下，组成物体的各微粒发生了变化。v强度和刚度：强度是人体承受负荷时抵抗破坏的能力，用极限应力来表示。刚度是人体在受载时抵抗变形的能力。v 39 外力对物体产生的外部效应引起运动或平衡，对物体产生v弹性：把引起物体发生变形的外力除去后，能即刻恢复它原有的形状和大小的这种性质称为弹性。若物体在外力除去后能完全恢复原状，则称为完全弹性体；不能完全恢复原状的物体则称为部分弹性体。4040塑性：物体受外力后发生变形，当外力超过弹性限度时，即使撤去外力，也不能恢复原状而保持变形的性质，即发生了永久变形，叫塑性。塑性材料的变形不可恢复，其特点是应力与应变成非线性关系，外力作用下的外力功转变成了弹性能。自然界中并没有完全弹性体，一般的变形固体既具有弹性，也具有塑性，骨骼也是一样。41塑性：物体受外力后发生变形，当外力超过弹性限度时，即使撤去外v2 骨的应力与应变v v骨力学与一般材料力学相似，包括两个基本元素，即应力和应变，用于描述骨骼受力后的内部效应。422 骨的应力与应变42v（1）骨的应力v 当外力作用于骨时，骨结构内某一平面上相应外部施加的载荷而产生的单位面积的负荷，单位为Pa（Pa=N/,即牛顿/平方米）v 由于骨受力方向不同，作用于骨的力有压力、拉力、剪切力等，当骨受到这些力作用时，其内部会产生相应的应力，如压应力、拉应力等。v应力对骨的改变、生长和吸收起着调节作用，应力不足会使骨萎缩，应力过大也会使骨萎缩。因此，对骨来说，应存在一个最佳的应力范围。43（1）骨的应力43v（2）骨的应变：是指骨在外力作用下的局部变形，其大小等于骨受力后长度的变化量与原长度之比，一般以百分比来表示,cm/cm。v 应变有两种类型，线应变是长度的改变，剪应变是某一结构在承受载荷下所发生的角改变。v当骨承受了很重的力并超过其耐受应力与应变的极限时，便可造成骨骼损伤甚至发生骨折。44（2）骨的应变：是指骨在外力作用下的局部变形，其大小等于骨受3 骨的承载能力骨的承载能力 衡量骨承载能力的三要素：衡量骨承载能力的三要素：第一，要求骨有足够的强度。第一，要求骨有足够的强度。强度即指骨在承载负荷的情况下抵抗破坏的能力。强度即指骨在承载负荷的情况下抵抗破坏的能力。在日常生活中，要保证骨的正常功能，首先要求其具有足够的强度，能在在载荷下不在日常生活中，要保证骨的正常功能，首先要求其具有足够的强度，能在在载荷下不发生破坏，如四肢骨在剧烈运动和大强度劳动时不应该发生骨折。发生破坏，如四肢骨在剧烈运动和大强度劳动时不应该发生骨折。第二，要求骨有足够的刚度。第二，要求骨有足够的刚度。即指骨在外力作用下抵抗变形的能力。即指骨在外力作用下抵抗变形的能力。在日常生活和运动中，骨的形状和尺寸会因承载负荷作用而变形，但变形不应超过正在日常生活和运动中，骨的形状和尺寸会因承载负荷作用而变形，但变形不应超过正常生活所允许的限度，如脊柱在弯曲时不应该发生损伤或侧凸。常生活所允许的限度，如脊柱在弯曲时不应该发生损伤或侧凸。第三，要求骨有足够的稳定性。第三，要求骨有足够的稳定性。即指骨保持原有平衡形态的能力。即指骨保持原有平衡形态的能力。例如，长骨在压力作用例如，长骨在压力作用下有被压弯的可能性，为了保证正常的生活和运动，要求它始终保持原有的直线平衡形态下有被压弯的可能性，为了保证正常的生活和运动，要求它始终保持原有的直线平衡形态不变。例如，对于细长的受压直杆，当压力逐渐增大而达到一定数值时，压杆就会变为曲不变。例如，对于细长的受压直杆，当压力逐渐增大而达到一定数值时，压杆就会变为曲线状态，这中现象称为丧失稳定，工程中由此而导致整个结构事物破坏事故很多。线状态，这中现象称为丧失稳定，工程中由此而导致整个结构事物破坏事故很多。4545v4 塑性材料的载荷变形曲线（应力-应变曲线）v强度和刚度是骨的重要力学性能。在做载荷检测时能够很好了解骨组织的这些性能。在一定方向上给结构一定载荷，测出结构的变形，并将其画在增加载荷变形曲线上，结构的强度和刚度即可确定。v如图，某一塑性材料的载荷变形曲线：v（1）当在材料的弹性区内加载，并随之卸负时，结构恢复原状，即不产生永久变形。v 在该范围内，载荷与变形之间存在一个线性关系，v应力应变曲线为直线，即应力与应变成正比关系。v材料在此范围内表现出弹性特征。这段直线部分称v为弹性区，在该范围内，外部载荷移去后，材料将v恢复到原来形状。弹性区的末端叫屈服点，该点对v应的是材料只产生弹性变形的最大应力，称为弹性v极限。464 塑性材料的载荷变形曲线（应力-应变曲线）46v（2）若继续加载，材料的最外层纤维就开始在某些点“屈服”。若继续加载，超过屈服点，就进入该曲线的非弹性区（塑区），出现永久变形。v屈服点以后的曲线则变成非线性，v进一步加载超过该点，材料将出v现永久性变形，这种特性称为材v料的塑性。这段非线性曲线部分v为塑性区。此时的材料已经出现v结构的损坏和永久变形。47（2）若继续加载，材料的最外层纤维就开始在某些点“屈服”。若v（3）若在非弹性区再继续加载，则可以达到结构的极限断裂点。v如果载荷超过弹性极限后，骨可以v发生断裂即骨折。导致骨折所需要v的应力叫骨的最大应力或极限强度。v但并不是所有的材料都具有明显的v塑性特征，某些材料当外加载荷使v其应力超出弹性极限时即断裂，材v料的这种特性叫脆性。48（3）若在非弹性区再继续加载，则可以达到结构的极限断裂点。4v5 从加载后的变形曲线可以得出决定结构强度的三个参数:v结构断裂前所能承受的载荷v断裂前所能承受的变形v断裂前所储存的能量v 在曲线上，由载荷变形显示的强度，v用极限断裂点表示；由能量储存显示的v强度，用整个曲线下的面积大小来表示；v结构的刚度用弹性区的曲线斜率来表示，v斜率大刚度大，斜率小刚度小，易变形。495 从加载后的变形曲线可以得出决定结构强度的三个参数:4v6 骨应变能量v 如图所示，达到极限负荷时的应力-应变曲线下面的面积表示导致骨折所需要的能量。一般骨的生理负荷使骨产生弹性变形，是弹性区内骨所能承受应力的大小。当外力去除后，弹性区内的能量同时被骨释放，使骨恢复原状。v但当骨不断受到外力重复作用v时，其应变能量不能被及时完v全释放，经积累后可能会损坏v材料的结构，临床上则表现为v疲劳性骨折。506 骨应变能量50v7 弹性模量：v 在应力应变图中的弹性区，材料的应力与应变之间存在一定的对应关系，即应力/应变是常数，此常数被称为弹性模量或杨氏模量。v 其大小等于这段直线的斜率，用以表示材料抵抗变形的能力（刚度），弹性模量越高，产生一定应变所需的应力越大，材料就越坚强。例如，椎体的弹性模量比椎间盘高，它比椎间盘抵抗变形能力强，在相同的压力下形变也少。假设一个人的脊柱在一天内缩短了2cm,则主要是椎间盘受压降低了其高度，因为它比椎体容易发生形变。517 弹性模量：51v8 不同加载形式的骨性能v人体在运动或劳动时，骨要承受不同方式的载荷。当力和力矩以不同方式施加于骨时，骨将受到拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转和复合（联合）等载荷。528 不同加载形式的骨性能52v（1）拉伸载荷：是指在骨的两端受到一对大小相等、方向相反沿轴线的力的作用。拉伸载荷中，在骨结构内部产生拉应力和拉应变，最大拉应力发生在与施加载荷垂直的平面上。拉伸载荷使骨伸长并同时变细。v例如，在进行吊环运动时上肢骨被拉伸。v另外，通常状态下人们从事的牵引、提v拉重物的活动，也是机体承受拉力的表v现。临床上，由拉伸载荷引起的骨折多v见于骨松质。53（1）拉伸载荷：是指在骨的两端受到一对大小相等、方向相反沿轴v（2）压缩载荷 压缩载荷是施加于骨组织表面的两个沿轴线的大小相等、方向相对的载荷。该载荷在骨组织内部产生压应力和应变。当压缩载荷超出骨组织的生理承载极限时，骨组织可能因压缩载荷作用而产生缩短形变。挤压应力可以看成是v许多自表面朝向骨组织内的 v小内力，而且最大挤压应力v出现在与载荷相垂直的平面v上。临床上，由压缩载荷产v生的骨折常见于脊柱。54（2）压缩载荷 压缩载荷是施加于骨组织表面的两个沿轴v（3）剪切载荷 表现为骨的表面受到一对大小相等、方向相反且相距很近的力的作用，在骨的内部产生剪应力和剪应变。剪切骨折常见于骨松质，例如股骨髁和胫骨平台骨折。55（3）剪切载荷 表现为骨的表面受到一对大小相等、方向相反v（4）弯曲载荷 弯曲载荷是使骨沿其轴线发生弯曲形变的载荷。如当脊柱前屈或后伸时脊柱的弯曲则为弯曲载荷。骨骼在弯曲载荷时，其中性轴两旁一侧产生拉应力和拉应变，另一侧产生压应力和压应变，在中性轴上则没有应力和应变。应力值与距中性轴越远，应力值越高，而且因为骨是非对称的，所以拉、压应力值是非对称的，因骨周围软组织的存在，也使拉应力和压应力不v相等。成熟骨的拉伸强度低于压缩，故v骨折从拉伸一侧开始。不成熟的骨将在v压缩下先受损，故在压缩一侧形成屈曲v骨折。56（4）弯曲载荷 弯曲载荷是使骨沿其轴线发生弯曲形变的载v扭转载荷 v 当一载荷施加在结构上，能使其绕一轴扭动时，即发生扭转。结构在扭转下受载时，剪应力分布在整个结构上。与弯曲相似，这些剪应力值与距中性轴的距离成正比，距中性轴越远剪应力值越高。最典型的扭转骨折为在进行投掷运动时v所发生的肱骨骨折，v此时的骨折线呈螺v旋型。57扭转载荷 57v（6）复合载荷（联合载荷）v 人体运动时，由于骨的几何结构不规则，同时又受到多种不定的载荷，往往使骨处于两种或多种载荷的状态，即为复合载荷。如人体在受伤骨折时，往往是几种作用力的复合。v 58（6）复合载荷（联合载荷）58v一般而言，成熟骨承受压力负荷的能力最大，其次是拉力、剪切力和扭转力。骨所受正常负荷是这些力的综合。59一般而言，成熟骨承受压力负荷的能力最大，其次是拉力、剪切力和v9 蠕变：v 持续载荷对骨也会产生一定的影响。即骨受到持续低载荷作用一段时间后，其组织会产生缓慢的变形或蠕变。v 蠕变：若应力保持一定，物体的应变随时间的增加而增大，这种现象称为如蠕变。在加载后的最初数小时（68小时），其蠕变现象最显著，随后蠕变的速率则会降低。609 蠕变：60v10 骨的基本变形v 任何物体在外力作用下其尺寸和形状都会发生改变。骨的变形有五种：拉伸、压缩、剪切、弯曲和扭转。在弹性变形内，去除负荷，骨原有的形状和几何学结构便恢复。v 如果骨骼系统受到严重创伤，超过其所能承受的负荷，则会引起严重变形，并发生骨断裂。v决定骨断裂抵抗力和变形特征的主要因素是骨折所承受力的大小、力的方向和力的作用点，及组成骨组织的组成材料特性等。v骨在外力作用下会发生变形，当外力撤除后，变形完全消失，这种形变称为弹性形变。如果外力撤去外力后，仍有剩余形变，这种性质称为弹塑性。钢材等工程材料在一定形变范围内可近似视为弹性体，而骨则是比较比较典型的弹塑性体。6110 骨的基本变形61v二、骨的生物力学性能v 骨的生物力学特征包括骨的材料力学特征和结构力学特征，与骨组织本身的力学性能和几何特性有关。v（一）、骨组织的基本生物力学特性v 骨组织的化学成分及结构特点决定其基本的生物力学属性。v1、各向异性 骨的结构为中间多孔介质的夹层结构材料，在不同方向受载时显示不同的力学性能，称为各向异性。骨松质的各向异性性质明显大于骨密质。v2、弹性和坚固性 6、骨的强度和刚度v3、抗压力强、抗张力差 7、机械力对骨的影响v4、耐冲击力和持续力差 8、骨是人体理想的结构材料v5、应力强度的方向性62二、骨的生物力学性能62（二）骨受载时的生物力学特性（二）骨受载时的生物力学特性1.骨对应力的反应骨对应力的反应骨对生理应力刺激的反应一般处于平衡状态，骨对生理应力刺激的反应一般处于平衡状态，应力越大，骨的增生和密度越大，最终，又提应力越大，骨的增生和密度越大，最终，又提高了骨的生理应力能力。高了骨的生理应力能力。1）密质骨对应力的反应）密质骨对应力的反应：密质骨具有很高的强度，其抗压强度大于骨松质，密质骨具有很高的强度，其抗压强度大于骨松质，可承受较大的压缩应力。可承受较大的压缩应力。63632）松质骨对应力的反应）松质骨对应力的反应：骨松质的疏松度为骨松质的疏松度为3090，其应力其应力应变特征与密质骨有很大差异。应变特征与密质骨有很大差异。松质骨在屈服之后，骨小梁进行性断裂，使拉力松质骨在屈服之后，骨小梁进行性断裂，使拉力负荷很快减低，低于应变水平。负荷很快减低，低于应变水平。松质骨在拉力负荷下的能量吸收能力明显降低。松质骨在拉力负荷下的能量吸收能力明显降低。64642.骨密质在受载时的生物力学特性骨密质在受载时的生物力学特性人类骨骼人类骨骼80%是皮质骨。是皮质骨。在受载时与骨松质相比，骨密质在断裂前应变较在受载时与骨松质相比，骨密质在断裂前应变较小，其应变超过原长的小，其应变超过原长的2时就发生断裂，而骨松质的时就发生断裂，而骨松质的应变超过应变超过7时才断裂，这与密质骨的疏松度及能量储时才断裂，这与密质骨的疏松度及能量储存能力较骨松质小有关。存能力较骨松质小有关。6565 3.骨松质在受载时的生物力学特性骨松质在受载时的生物力学特性 骨松质具有多孔结构而具有较高的能量储存能力骨松质具有多孔结构而具有较高的能量储存能力。（1 1）骨松质的结构特点：）骨松质的结构特点：骨松质由针状或片状骨小梁相交织成网状结构。骨松质由针状或片状骨小梁相交织成网状结构。其显微结构分为四种基本结构类型：其显微结构分为四种基本结构类型：针状非对称形开放网格、针状非对称形开放网格、片状非对称形封闭网格、片状非对称形封闭网格、针状圆柱体形开放网格、针状圆柱体形开放网格、片状圆柱体形封闭网格。片状圆柱体形封闭网格。6666 2).骨松质结构特征与应力适应性骨松质结构特征与应力适应性骨松质的网格形式与其结构密度有密切关系。骨松质的网格形式与其结构密度有密切关系。不同部位骨松质具有着不同类型的显微结构。不同部位骨松质具有着不同类型的显微结构。骨松质的结构密度与其所受的应力大小成正比，在骨松质的结构密度与其所受的应力大小成正比，在密度相对较低的骨松质部位，骨小梁主要表现为开放密度相对较低的骨松质部位，骨小梁主要表现为开放型的针状结构；型的针状结构；在密度相对较高的骨松质部位，形成封闭式的片状在密度相对较高的骨松质部位，形成封闭式的片状结构；中等密度时，结构由针状和片状网格混合而成。结构；中等密度时，结构由针状和片状网格混合而成。骨小梁的排列方向依赖于作用在骨松质上的应力的骨小梁的排列方向依赖于作用在骨松质上的应力的大小、方向和力的类型。大小、方向和力的类型。67 67，3）骨松质粘弹性性质与蠕变）骨松质粘弹性性质与蠕变研究表明，骨松质具有粘弹性性质和蠕变性质，在研究表明，骨松质具有粘弹性性质和蠕变性质，在一定应力作用下，其蠕变将随时间而变化，蠕变在开始时一定应力作用下，其蠕变将随时间而变化，蠕变在开始时速度快，继之变慢，最后速度又变快。速度快，继之变慢，最后速度又变快。68，68四、骨折的生物力学四、骨折的生物力学骨的完整性或连续性中断时称骨折。骨的完整性或连续性中断时称骨折。常见原因有：常见原因有：直接暴力、直接暴力、间接暴力、间接暴力、肌拉力、肌拉力、积累劳损及骨骼疾病。积累劳损及骨骼疾病。6969(一一)骨的受载形式与骨折类型的关系骨的受载形式与骨折类型的关系常见的骨折类型与骨所受载荷的形式有关，常见的骨折类型与骨所受载荷的形式有关，一般包括有：拉伸、压缩、弯曲、一般包括有：拉伸、压缩、弯曲、旋转和压力联合弯曲旋转和压力联合弯曲5种基本形式所致的骨折。种基本形式所致的骨折。7070（二）骨折的生物力学原理（二）骨折的生物力学原理1.骨受拉伸载荷所致的骨折骨受拉伸载荷所致的骨折其断裂的机理主要为骨组织结合线的分其断裂的机理主要为骨组织结合线的分离和骨单位的脱离。离和骨单位的脱离。临床上，拉伸载荷所致的骨折常见于骨临床上，拉伸载荷所致的骨折常见于骨松质，表现形式多为撕裂性骨折。如跟腱附松质，表现形式多为撕裂性骨折。如跟腱附着点附近的跟骨骨折。着点附近的跟骨骨折。7171 2.骨受压缩载荷所致的骨折骨受压缩载荷所致的骨折 其机制主要是骨单位的斜行破裂。其机制主要是骨单位的斜行破裂。如运动员在单杠失手或跳伞落地技术不正确时如运动员在单杠失手或跳伞落地技术不正确时所导致的胸腰椎骨折，其原因大多是由高处落下臀所导致的胸腰椎骨折，其原因大多是由高处落下臀部着地时受瞬间冲力引起。瞬间冲力沿纵向挤压，部着地时受瞬间冲力引起。瞬间冲力沿纵向挤压，产生椎体的压缩骨折，椎体在高压缩载荷下发生缩产生椎体的压缩骨折，椎体在高压缩载荷下发生缩短且变宽。短且变宽。压缩载荷所致的骨折常见于椎体。压缩载荷所致的骨折常见于椎体。72723.骨受剪切载荷所致的骨折骨受剪切载荷所致的骨折当一对相距很短、方向相反的力的作用于骨时当一对相距很短、方向相反的力的作用于骨时往往会产生剪切骨折。往往会产生剪切骨折。其骨折通常见于骨松质，如股骨髁和胫骨平台骨折。其骨折通常见于骨松质，如股骨髁和胫骨平台骨折。4.骨受弯曲载荷所致的骨折骨受弯曲载荷所致的骨折 当骨骼的弯曲载荷承受极限超出外力的突然袭击时，造当骨骼的弯曲载荷承受极限超出外力的突然袭击时，造成拉应力大于压应力，发生骨组织的弯曲断裂。骨承受弯曲成拉应力大于压应力，发生骨组织的弯曲断裂。骨承受弯曲载荷时，拉应力和应变作用于中性轴的另一侧，而在中性轴载荷时，拉应力和应变作用于中性轴的另一侧，而在中性轴上，没有应力和应变。应力的大小与到骨骼的中性轴的距离上，没有应力和应变。应力的大小与到骨骼的中性轴的距离成正比，距中性轴越远，应力越大。成正比，距中性轴越远，应力越大。73735.骨受复合载荷所致的骨折骨受复合载荷所致的骨折骨受到多种不定的载荷的作用而致的骨折。骨受到多种不定的载荷的作用而致的骨折。临床所见骨折的形式也较为复杂。临床所见骨折的形式也较为复杂。如临床上所见的嵌插型、长斜形、如临床上所见的嵌插型、长斜形、短斜形、螺旋形、粉碎形等骨折，都属于复合载荷状短斜形、螺旋形、粉碎形等骨折，都属于复合载荷状态下所导致的骨折类型。态下所导致的骨折类型。745.骨受复合载荷所致的骨折74 6.骨松质的微细骨折骨松质的微细骨折 显微镜下所能看到的骨小梁裂损称为骨松质微细显微镜下所能看到的骨小梁裂损称为骨松质微细骨折。骨折。微细骨折可以是正常生理活动的结果，在正常生微细骨折可以是正常生理活动的结果，在正常生理情况下，骨松质具有修复微细骨折的能力。理情况下，骨松质具有修复微细骨折的能力。当微细骨折的程度超出生理水平，就会产生病理当微细骨折的程度超出生理水平，就会产生病理结果，使骨折的危险性增加。结果，使骨折的危险性增加。75 6.骨松质的微细骨折757.疲劳性骨折疲劳性骨折概念概念：指骨长期承受反复负荷：指骨长期承受反复负荷(如长时间如长时间的行军、锻炼的行军、锻炼)后发生微损伤而逐渐形成的骨后发生微损伤而逐渐形成的骨折。它是由于损伤的不断积聚，超过机体的修折。它是由于损伤的不断积聚，超过机体的修复能力，继而产生疲劳性骨折或应力性骨折。复能力，继而产生疲劳性骨折或应力性骨折。特点特点：骨折和修复同时进行。：骨折和修复同时进行。7676（1）疲劳性骨折的好发部位）疲劳性骨折的好发部位最常发生在下肢骨，最常发生在下肢骨，其次是上肢骨和躯干骨。其次是上肢骨和躯干骨。下肢骨骨折可发生在股骨、髌骨、腓骨、下肢骨骨折可发生在股骨、髌骨、腓骨、胫骨、内踝、距骨、跖骨、跟骨等处，其中，胫骨、内踝、距骨、跖骨、跟骨等处，其中，以胫骨、腓骨和跖骨更多见。以胫骨、腓骨和跖骨更多见。7777（2）疲劳性骨折的生物力学原理）疲劳性骨折的生物力学原理 有关疲劳性骨折的发生原因，有关疲劳性骨折的发生原因，目前不同学者持有不同的观点。目前不同学者持有不同的观点。概括起来有以下几种观点：概括起来有以下几种观点：其一，肌疲劳是导致疲劳性骨折发生的一个重要其一，肌疲劳是导致疲劳性骨折发生的一个重要原因。原因。其二，肌牵拉是导致疲劳性骨折另一原因。其二，肌牵拉是导致疲劳性骨折另一原因。其三，骨钙质减少。其三，骨钙质减少。其他，维生素、酸中毒以及生物电现象等均可能其他，维生素、酸中毒以及生物电现象等均可能与疲劳性骨折有关。与疲劳性骨折有关。7878（3）应力性骨折（疲劳性骨折）的预防）应力性骨折（疲劳性骨折）的预防主要预防原则如下：主要预防原则如下：避免长时间高频率的单一负重的跑跳训练。避免长时间高频率的单一负重的跑跳训练。正确选择运动场地。过硬的运动场地，往往是正确选择运动场地。过硬的运动场地，往往是应力性骨折的重要诱发因素。应力性骨折的重要诱发因素。充分的准备活动。使肌、肌腱得到舒张、伸展，充分的准备活动。使肌、肌腱得到舒张、伸展，提高其柔韧性和抗疲劳的能力。提高其柔韧性和抗疲劳的能力。早期发现，早期处理。早期发现，早期处理可早期发现，早期处理。早期发现，早期处理可以有效地预防应力性骨折的发生。以有效地预防应力性骨折的发生。饮食调节增加膳食中钙及蛋白质等的摄人量。饮食调节增加膳食中钙及蛋白质等的摄人量。7979五、骨质疏松症与运动防治五、骨质疏松症与运动防治（一）定义（一）定义：骨质疏松症是以骨量减少、骨组织显微结构退骨质疏松症是以骨量减少、骨组织显微结构退化为特征，以致骨的脆性增高而使骨折危险性增加化为特征，以致骨的脆性增高而使骨折危险性增加的一种全身骨代谢障碍性疾病。的一种全身骨代谢障碍性疾病。其特点是：其特点是：1.骨量减少：是指骨矿物质和骨基质等比例的骨量减少：是指骨矿物质和骨基质等比例的减少。减少。2.骨微结构退变：表现为骨松质结构破坏、骨骨微结构退变：表现为骨松质结构破坏、骨小梁变细和断裂、骨皮质变薄等。小梁变细和断裂、骨皮质变薄等。3.骨强度下降。骨强度下降。8080（二）分类（二）分类 根据疾病发生的原因可将骨质疏松分为三大类：根据疾病发生的原因可将骨质疏松分为三大类：1.原发性骨质疏松原发性骨质疏松：包括：包括 I型骨质疏松症型骨质疏松症：女性绝经后雌激素水平降低所致。：女性绝经后雌激素水平降低所致。型骨质疏松症型骨质疏松症：一般发生在：一般发生在60岁以上老年人，岁以上老年人，与增龄有关。与增龄有关。2.继发性骨质疏松症继发性骨质疏松症：常继发于内分泌性疾病、：常继发于内分泌性疾病、骨髓增生性疾病等其他疾病。骨髓增生性疾病等其他疾病。3.特发性骨质疏松症特发性骨质疏松症 多见于多见于814岁的青少年或岁的青少年或成年，多半有遗传家族史，女性多于男性。成年，多半有遗传家族史，女性多于男性。8181（三）临床表现（三）临床表现1.腰背部疼痛腰背部疼痛是骨质疏松症最常见的症状，以腰背痛多见。是骨质疏松症最常见的症状，以腰背痛多见。2.身高缩短或驼背畸形身高缩短或驼背畸形是骨质疏松症的主要临床表现。是骨质疏松症的主要临床表现。3.骨折骨折是骨质疏松症常见的并发症，往往在轻微的活动中，是骨质疏松症常见的并发症，往往在轻微的活动中，就可发生骨折。就可发生骨折。骨折最常发生于腰椎、腕部和髋部。骨折最常发生于腰椎、腕部和髋部。8282（四）诊断（四）诊断 目前，对骨质疏松症的诊断尚无完全统目前，对骨质疏松症的诊断尚无完全统一的标准。一的标准。在诊断时可以结合多种方法手段进行。在诊断时可以结合多种方法手段进行。1.诊断原则诊断原则以骨密度减少为基本依据，以骨密度减少为基本依据，并参考病史、生化指标和骨折进行综合考虑。并参考病史、生化指标和骨折进行综合考虑。2.诊断标准诊断标准我国现试行的骨质疏松症我国现试行的骨质疏松症诊断标准以骨密度仪所检测的骨密度值为主要诊断标准以骨密度仪所检测的骨密度值为主要依据，同时参考世界卫生组织依据，同时参考世界卫生组织(WHO)的标准，的标准，并结合我国种族、性别、地区的峰骨量制订的。并结合我国种族、性别、地区的峰骨量制订的。8383（五）治疗（五）治疗 1.治疗目的治疗目的：是阻止病变发展，增加骨质量，是阻止病变发展，增加骨质量，减少骨折发生率，缓解骨痛，改善功能，提高生减少骨折发生率，缓解骨痛，改善功能，提高生活质量。活质量。2.治疗对象治疗对象：绝经期骨量快速丢失，骨密度测定，低于峰绝经期骨量快速丢失，骨密度测定，低于峰值骨量值骨量22.5SD；骨密度降至骨折阈值；骨密度降至骨折阈值；已有脆性骨折；已有脆性骨折；长期服用或注射导致骨量丢失的药物，如强的长期服用或注射导致骨量丢失的药物，如强的松；已存在继发性骨质疏松症。松；已存在继发性骨质疏松症。8484（六