骨骼构型及细微结构,骨骼应力 骨骼构型、微观结构及应力 范学义 学习内容 一、骨骼构型、微观结构（一）骨的分类（二）骨的构造（三）骨的理化性质二、骨骼应力（一）骨的承载能力 （二）骨的载荷与变形 （三）骨的应力与应变 【概述】骨（bone）是一种有生命的器官，主要由骨组织（细胞、胶原纤维和基质）构成，并有丰富的血管、淋巴管、神经。具有新陈代谢、生长发育及修复、再生和改建的能力。(一)骨的分类形态分类长骨短骨扁骨不规则骨部位分类中轴骨(颅骨、躯干骨)附肢骨(上、下肢骨)1.长骨呈长管状，分布于四肢，分一体两端，如肱骨、股骨等。２.短骨呈...
骨骼构型、微观结构及应力 范学义 学习内容 一、骨骼构型、微观结构（一）骨的分类（二）骨的构造（三）骨的理化性质二、骨骼应力（一）骨的承载能力 （二）骨的载荷与变形 （三）骨的应力与应变 【概述】骨（bone）是一种有生命的器官，主要由骨组织（细胞、胶原纤维和基质）构成，并有丰富的血管、淋巴管、神经。具有新陈代谢、生长发育及修复、再生和改建的能力。(一)骨的分类形态分类长骨短骨扁骨不规则骨部位分类中轴骨(颅骨、躯干骨)附肢骨(上、下肢骨)1.长骨呈长管状，分布于四肢，分一体两端，如肱骨、股骨等。２.短骨呈立方体，多成群分布，如腕骨、跗骨。３.扁骨呈板状，主要构成颅腔、胸腔和盆腔的壁，如顶、胸骨等。４.不规则骨形状不规则，如椎骨，有的内有腔洞称含气骨。短骨扁骨不规则骨长骨【形态分类】【功能分类】（二）骨的构造１.骨质由骨组织构成，分骨密质和骨松质。骨密质：配布于骨的表面，质地致密，由紧密排列成层的骨板构成。抗压、抗扭曲能力强。如长骨的骨干、颅盖骨的内板与外板。骨松质：配布于骨的内部，由骨小梁按压力曲线和张力曲线排列而成，呈海绵状。能承受较大的重量。２.骨膜新鲜骨的表面除关节面的部分外都覆有骨膜。骨膜对骨的营养、生长(使骨长粗)、再生和感觉有重要作用，分内、外两层。外层：致密；内层：疏松，有成骨细胞和破骨细胞，具有造骨和破骨的功能。骨内膜——髓腔内面和松质间隙的膜，具有造骨和破骨的功能。３.骨髓填于骨髓腔和骨松质间隙，分红骨髓和黄骨髓。骨外膜骨内膜骨髓（三）骨的理化性质骨主要由有机质和无机质组成。有机质：骨胶原纤维，粘多糖蛋白等；构成支架；赋予弹性和韧性，成人占骨重量的1/3，具有弹性和韧性；无机质：碱性磷酸钙等，坚硬刚性，成人占骨重量的2/3，使骨坚硬挺实。 (一)骨的承载能力 衡量骨承载能力的三要素： ①强度 ②刚度 ③稳定性 二、骨的应力 (二)骨的载荷 载荷即为外力，是一物体对另一物体的作用。 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、扭转和复合等载荷。1.拉伸载荷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。骨受力后，能够导致骨骼内部产生拉应力和应变，使骨伸长并同时变细。例如在进行吊环运动时上肢骨被拉伸。 2.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。 如举重运动员举起杠铃后上肢和下肢骨被压缩。 3.弯曲载荷 是使骨沿其轴线发生弯曲形变的载荷。 例如当脊柱前屈或后伸时脊柱的弯曲则为弯曲载荷。特点：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，另一侧则产生压应力和压应变，在中性轴上则没有应力和应变。 应力的大小与至骨骼中性轴距离成正比，即距中性轴越远，其应力就越大。 4.剪切载荷 在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。 在骨内部也会产生剪切应力和应变。 例如车床剪切断肢体时即为剪切载荷。 5.扭转载荷 加在骨上并使其沿轴线发生扭转的载荷即为扭转载荷。 如作转身动作时，下肢骨受到的扭转作用。在生理状态下，扭转载荷常见于前臂、脊柱的旋转与骨关节的旋转活动中。 当骨受到扭转时，所产生的剪切应力便分布在整个骨骼结构中。 6.复合载荷 人体在运动时，往往使骨处于两种或多种载荷的状态，即为复合载荷。 如跌倒后发生的桡骨远端骨折，便是既有剪切力又有压缩力等多种力综合作用的结果。 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，其组织会产生缓慢变形或蠕变。 在加载后的最初数小时（6～8小时），其蠕变现象最显著，随后蠕变的速率则会降低。一般而言，骨承受压力负荷的能力最大，其次是拉力、剪切力和扭转力。 （三）骨的应力与应变 1、骨的应力 定义：当外力作用于骨时，骨以形变产生内部的阻抗以抗衡外力，即是骨产生的应力。特点：应力的大小等于作用于骨截面上的外力与骨横断面面积之比，单位为Pascal(Pa=N/m2)，即牛顿/平方米。 计算公式：作用：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，对于骨来说，存在一个最佳的应力范围。2.应变 定义：骨的应变是指骨在外力作用下的局部变形。 应变的大小等于骨受力后长度的变化量与原长度之比，即形变量与原尺度之比。一般以百分比来表示(如图)。 *当骨承受了很重的力并超出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。 3.应力-应变曲线 ★曲线分成两个区：弹性变形区和塑性变形区。 ★在弹性变形区内的载荷不会造成永久性形变（如骨折）。 ★弹性区末端点或塑性区初始点称屈服点。 该点对应的应力是产生骨最大应力的弹性形变，亦称为弹性极限。 ★导致骨折所需的应力叫骨的最大应力或极限强度。★塑性区：屈服点以后的区。 此时已出现结构的损坏和永久变形。 当载荷超过弹性极限后，骨发生断裂即骨折。
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