骨的生物力學(xué)ppt課件

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第二節(jié)骨的生物力學(xué) 1 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 掌握骨的應(yīng)力 應(yīng)變 骨的載荷和變形 2 掌握骨的功能適應(yīng)性原則 3 熟悉骨的生物力學(xué)特征 4 熟悉運(yùn)動(dòng)對(duì)骨形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響及作用原理 5 了解載荷與骨折的關(guān)系及骨折的生物力學(xué)原理 2 學(xué)習(xí)內(nèi)容一 骨的承載能力二 骨的載荷與變形三 骨的應(yīng)力與應(yīng)變四 骨的生物力學(xué)特性五 骨折的生物力學(xué)六 骨的功能適應(yīng)性七 骨生物力學(xué)指標(biāo)八 骨質(zhì)疏松癥運(yùn)動(dòng)防治 3 一 骨的承載能力衡量骨承載能力的三要素 第一 要求骨有足夠的強(qiáng)度 即指骨在承載負(fù)荷的情況下抵抗破壞的能力 第二 要求骨有足夠的剛度 即指骨在外力作用下抵抗變形的能力 第三 要求骨有足夠的穩(wěn)定性 即指骨保持原有平衡形態(tài)的能力 4 二 骨的載荷及變形人體在日常生活與運(yùn)動(dòng)中都會(huì)對(duì)機(jī)體的每塊骨產(chǎn)生復(fù)雜的力 即骨會(huì)承受來自多方的不同形式的載荷 5 一 骨的載荷載荷即為外力 是一物體對(duì)另一物體的作用 人體在運(yùn)動(dòng)或勞動(dòng)時(shí) 骨要承受不同方式的載荷 當(dāng)力和力矩以不同方式施加于骨時(shí) 骨將受到拉伸a 壓縮b 彎曲c 剪切d 扭轉(zhuǎn)e和復(fù)合f等載荷 6 1 拉伸載荷 圖a 在骨的兩端受到一對(duì)大小相等 方向相反沿軸線的力的作用 骨受力后 能夠?qū)е鹿趋纼?nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力和應(yīng)變 使骨伸長并同時(shí)變細(xì) 例如在進(jìn)行吊環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)上肢骨被拉伸 7 2 壓縮載荷 圖b 是施加于骨組織表面的兩個(gè)沿軸線的大小相等 方向相對(duì)的載荷 該載荷在骨組織內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力和應(yīng)變 如舉重運(yùn)動(dòng)員舉起杠鈴后上肢和下肢骨被壓縮 8 3 彎曲載荷 圖c 是使骨沿其軸線發(fā)生彎曲形變的載荷 例如當(dāng)脊柱前屈或后伸時(shí)脊柱的彎曲則為彎曲載荷 特點(diǎn) 骨骼在彎曲載荷時(shí) 其中性軸兩旁一側(cè)產(chǎn)生拉應(yīng)力和拉應(yīng)變 另一側(cè)則產(chǎn)生壓應(yīng)力和壓應(yīng)變 在中性軸上則沒有應(yīng)力和應(yīng)變 應(yīng)力的大小與至骨骼中性軸距離成正比 即距中性軸越遠(yuǎn) 其應(yīng)力就越大 9 4 剪切載荷 圖d 在骨的表面受到一對(duì)大小相等 方向相反且相距很近的力的作用 在骨內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生剪切應(yīng)力和應(yīng)變 例如車床剪切斷肢體時(shí)即為剪切載荷 10 5 扭轉(zhuǎn)載荷 圖e 加在骨上并使其沿軸線發(fā)生扭轉(zhuǎn)的載荷即為扭轉(zhuǎn)載荷 如作轉(zhuǎn)身動(dòng)作時(shí) 下肢骨受到的扭轉(zhuǎn)作用 在生理狀態(tài)下 扭轉(zhuǎn)載荷常見于前臂 脊柱的旋轉(zhuǎn)與骨關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)活動(dòng)中 當(dāng)骨受到扭轉(zhuǎn)時(shí) 所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力便分布在整個(gè)骨骼結(jié)構(gòu)中 11 6 復(fù)合載荷 圖f 人體在運(yùn)動(dòng)時(shí) 由于骨的幾何結(jié)構(gòu)不規(guī)則 同時(shí)又受到多種不定的載荷 往往使骨處于兩種或多種載荷的狀態(tài) 即為復(fù)合載荷 如人體在受傷骨折時(shí) 往往是幾種作用力的復(fù)合 像跌倒后發(fā)生的橈骨遠(yuǎn)端骨折 便是既有剪切力又有壓縮力等多種力綜合作用的結(jié)果 12 持續(xù)載荷對(duì)骨也會(huì)產(chǎn)生一定的影響 即骨受到持續(xù)低載荷作用一段時(shí)間后 其組織會(huì)產(chǎn)生緩慢變形或蠕變 在加載后的最初數(shù)小時(shí) 6 8小時(shí) 其蠕變現(xiàn)象最顯著 隨后蠕變的速率則會(huì)降低 一般而言 骨承受壓力負(fù)荷的能力最大 其次是拉力 剪切力和扭轉(zhuǎn)力 骨所受的正常生理負(fù)荷是這些力的綜合 13 二 骨的基本變形骨骼在承受各種不同載荷時(shí)會(huì)發(fā)生不同程度的變形 如腰脊柱前凸即是受力變形 根據(jù)骨骼受載形式及受載后的變形形式 一般可將其變形分為拉伸 壓縮 剪切 彎曲和扭轉(zhuǎn)等五種基本變形 14 力和變形之間的關(guān)系 反映了完整骨的結(jié)構(gòu)行為 在中等量負(fù)荷時(shí) 負(fù)荷骨會(huì)出現(xiàn)變形 當(dāng)負(fù)荷去除時(shí) 骨的原有形狀和幾何學(xué)結(jié)構(gòu)便恢復(fù) 如果骨骼系統(tǒng)遭受嚴(yán)重創(chuàng)傷 超過了其所能承受的負(fù)荷 則會(huì)引起嚴(yán)重變形 并可能發(fā)生骨斷裂 決定骨斷裂抵抗力和變形特征的主要因素是骨所承受力的大小 力的方向和力的作用點(diǎn) 及組成骨組織的材料特性等 骨所承受的力越大 引起骨的變形就越嚴(yán)重 而且易引起骨的斷裂 骨在承受軸向力 axialforce 與承受彎曲 bending 或扭轉(zhuǎn)力 torsionalforce 方面存在有很大差異 大骨抵抗力的能力優(yōu)于小骨 15 骨的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)抵抗特殊方向的力具有一定的特殊性 在決定骨的變形和斷裂特性中 組成骨組織的物質(zhì)特性也很重要 當(dāng)外力撤除后 變形完全消失 這種形變稱彈性形變 如果外力撤除后仍有剩余形變 這種性質(zhì)則稱為彈塑性 鋼材等工程材料在一定形變范圍內(nèi)可近似視作彈性體 而骨則是比較典型的彈塑性體 16 三 骨的應(yīng)力與應(yīng)變骨力學(xué)包含二個(gè)最基本的元素 即應(yīng)力和應(yīng)變 一 骨的應(yīng)力概念 當(dāng)外力作用于骨時(shí) 骨以形變產(chǎn)生內(nèi)部的阻抗以抗衡外力 即是骨產(chǎn)生的應(yīng)力 特點(diǎn) 應(yīng)力的大小等于作用于骨截面上的外力與骨橫斷面面積之比 單位為Pascal Pa N m2 即牛頓 平方米 計(jì)算公式 17 種類 根據(jù)作用于骨的力不同 其內(nèi)部分別會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力 如壓應(yīng)力 拉壓力等 作用 應(yīng)力對(duì)骨的改變 生長和吸收起著調(diào)節(jié)作用 應(yīng)力不足會(huì)使骨萎縮 應(yīng)力過大也會(huì)使骨萎縮 因此 對(duì)于骨來說 存在一個(gè)最佳的應(yīng)力范圍 18 二 應(yīng)變概念 骨的應(yīng)變是指骨在外力作用下的局部變形 其大小等于骨受力后長度的變化量與原長度之比 即形變量與原尺度之比 一般以百分比來表示 下圖 由壓力 形變和樣本的大小計(jì)算出應(yīng)力和應(yīng)變的大小當(dāng)骨承受了很重的力并超出其耐受應(yīng)力與應(yīng)變的極限時(shí) 便可造成骨骼損傷甚至發(fā)生骨折 19 三 應(yīng)力 應(yīng)變曲線表示應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系 應(yīng)力 應(yīng)變曲線分成兩個(gè)區(qū) 彈性變形區(qū)和塑性變形區(qū) 在彈性變形區(qū)內(nèi)的載荷不會(huì)造成永久性形變 如骨折 彈性區(qū)末端點(diǎn)或塑性區(qū)初始點(diǎn)稱屈服點(diǎn) 該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力是產(chǎn)生骨最大應(yīng)力的彈性形變 亦稱為彈性極限 塑性區(qū) 屈服點(diǎn)以后的區(qū) 此時(shí)已出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損壞和永久變形 當(dāng)載荷超過彈性極限后 骨發(fā)生斷裂即骨折 20 導(dǎo)致骨折所需的應(yīng)力叫骨的最大應(yīng)力或極限強(qiáng)度 在應(yīng)力 應(yīng)變曲線彈性區(qū)的斜率叫彈性模量或楊氏模量 Young sModules 表示材料抗形變的能力 一般而言 彈性模量是一個(gè)常數(shù) 彈性模量越大 產(chǎn)生一定應(yīng)變所需的應(yīng)力越大 21 四 骨應(yīng)變能量概念 達(dá)到極限負(fù)荷時(shí)的應(yīng)力 應(yīng)變曲線下面的面積表示導(dǎo)致骨折所需要的能量 一般骨的生理負(fù)荷使骨產(chǎn)生彈性變形 是彈性區(qū)內(nèi)骨所能承受應(yīng)力的大小 當(dāng)外力去除后 彈性區(qū)內(nèi)的能量能同時(shí)被骨釋放 使骨恢復(fù)原狀 但當(dāng)骨不斷受到外力重復(fù)作用時(shí) 其應(yīng)變能量不能被及時(shí)完全釋放 經(jīng)積累后可能會(huì)損壞材料的結(jié)構(gòu) 臨床上則表現(xiàn)為疲勞性骨折 22 四 骨的生物力學(xué)特性包括骨的材料力學(xué)特性和結(jié)構(gòu)力學(xué)特性 骨的材料力學(xué)特性 是指骨組織本身的力學(xué)性能 與骨的幾何形狀無關(guān) 骨的結(jié)構(gòu)力學(xué)特性 是指整個(gè)骨結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能 不但與骨的材料力學(xué)特性有關(guān) 而且受骨的幾何特性即形狀 尺寸等的影響 23 一 骨組織的基本生物力學(xué)特性1 各向異性骨的結(jié)構(gòu)為中間多孔介質(zhì)的各向異性體 其不同方向的力學(xué)性質(zhì)不同 即各向異性 2 彈性和堅(jiān)固性骨的有機(jī)成分組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 使骨具有彈性 并具有抗張能力 骨的無機(jī)物填充在有機(jī)物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中 使骨具有堅(jiān)固性 具有抗壓能力 24 3 抗壓力強(qiáng) 抗張力差骨對(duì)縱向壓縮的抵抗最強(qiáng) 即在壓力情況下不易損壞 在張力情況下易損壞 4 耐沖擊力和持續(xù)力差骨對(duì)沖擊力的抵抗比較小 同其他材料相比 其持續(xù)性能 耐疲勞性能較差 5 應(yīng)力強(qiáng)度的方向性皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨的結(jié)構(gòu)不同 承受的力量及兩者的剛度也不同 皮質(zhì)骨的剛度比松質(zhì)骨大 變形程度則較之要小 兩者的各向異性對(duì)應(yīng)力的反應(yīng)在不同方向各不相同 25 6 骨的強(qiáng)度和剛度1 骨強(qiáng)度是指骨在承受載荷時(shí)所具有的足夠的抵抗破壞的能力 以致不發(fā)生破壞 在壓縮載荷的試驗(yàn)中 載荷 變形曲線能反映結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的三個(gè)參數(shù)是 結(jié)構(gòu)在破壞前所能承受的載荷 結(jié)構(gòu)在破壞前所能承受的變形 結(jié)構(gòu)在破壞前所能貯存的能量 2 骨的剛度是指骨具有足夠的抵抗變形的能力 在某種載荷作用下 骨雖不發(fā)生斷裂 但如果變形過大 往往會(huì)影響骨結(jié)構(gòu)與功能 骨結(jié)構(gòu)的剛度由彈性范圍內(nèi)的曲線斜率表示 26 影響骨強(qiáng)度與剛度的因素有 壓應(yīng)力 肌收縮時(shí)所產(chǎn)生的壓應(yīng)力能防止拉伸骨折的發(fā)生 骨的大小和形狀 骨的橫截面積的大小及骨組織在骨中軸周圍的分布 形狀等均可影響骨強(qiáng)度和剛度 如骨試件在壓縮時(shí) 和剛度也越大 破壞載荷及剛度的大小與橫截面積成正比 27 7 機(jī)械力對(duì)骨的影響機(jī)械應(yīng)力與骨組織之間存在著生理平衡 骨對(duì)生理應(yīng)力刺激的反應(yīng)是處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài) 應(yīng)力越大 骨組織增生和骨密質(zhì)增厚越明顯 8 骨是人體理想的結(jié)構(gòu)材料骨具有強(qiáng)度大質(zhì)量輕的特點(diǎn) 28 二 骨受載時(shí)的生物力學(xué)特性1 骨對(duì)應(yīng)力的反應(yīng)骨對(duì)生理應(yīng)力刺激的反應(yīng)一般處于平衡狀態(tài) 應(yīng)力越大 骨的增生和密度越大 最終 又提高了骨的生理應(yīng)力能力 1 密質(zhì)骨對(duì)應(yīng)力的反應(yīng) 密質(zhì)骨具有很高的強(qiáng)度 其抗壓強(qiáng)度大于骨松質(zhì) 可承受較大的壓縮應(yīng)力 29 2 松質(zhì)骨對(duì)應(yīng)力的反應(yīng) 骨松質(zhì)的疏松度為30 90 其應(yīng)力 應(yīng)變特征與密質(zhì)骨有很大差異 松質(zhì)骨在屈服之后 骨小梁進(jìn)行性斷裂 使拉力負(fù)荷很快減低 低于應(yīng)變水平 松質(zhì)骨在拉力負(fù)荷下的能量吸收能力明顯降低 30 2 骨密質(zhì)在受載時(shí)的生物力學(xué)特性人類骨骼80 是皮質(zhì)骨 在受載時(shí)與骨松質(zhì)相比 骨密質(zhì)在斷裂前應(yīng)變較小 其應(yīng)變超過原長的2 時(shí)就發(fā)生斷裂 而骨松質(zhì)的應(yīng)變超過7 時(shí)才斷裂 這與密質(zhì)骨的疏松度及能量儲(chǔ)存能力較松質(zhì)骨小有關(guān) 31 3 骨松質(zhì)在受載時(shí)的生物力學(xué)特性骨松質(zhì)具有多孔結(jié)構(gòu)而具有較高的能量儲(chǔ)存能力 1 骨松質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 骨松質(zhì)由針狀或片狀骨小梁相交織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 其顯微結(jié)構(gòu)分為四種基本結(jié)構(gòu)類型 針狀非對(duì)稱形開放網(wǎng)格 片狀非對(duì)稱形封閉網(wǎng)格 針狀圓柱體形開放網(wǎng)格 片狀圓柱體形封閉網(wǎng)格 32 2 骨松質(zhì)結(jié)構(gòu)特征與應(yīng)力適應(yīng)性 骨松質(zhì)的網(wǎng)格形式與其結(jié)構(gòu)密度有密切關(guān)系 不同部位骨松質(zhì)具有著不同類型的顯微結(jié)構(gòu) 骨松質(zhì)的結(jié)構(gòu)密度與其所受的應(yīng)力大小成正比 在密度相對(duì)較低的骨松質(zhì)部位 骨小梁主要表現(xiàn)為開放型的針狀結(jié)構(gòu) 在密度相對(duì)較高的骨松質(zhì)部位 形成封閉式的片狀結(jié)構(gòu) 中等密度時(shí) 結(jié)構(gòu)由針狀和片狀網(wǎng)格混合而成 骨小梁的排列方向依賴于作用在骨松質(zhì)上的應(yīng)力的大小 方向和力的類型 33 3 骨松質(zhì)粘彈性性質(zhì)與蠕變骨松質(zhì)具有粘彈性性質(zhì)和蠕變性質(zhì) 在一定應(yīng)力作用下 其蠕變將隨時(shí)間而變化 蠕變?cè)陂_始時(shí)速度快 繼之變慢 最后速度又變快 34 五 骨折的生物力學(xué)骨的完整性或連續(xù)性中斷時(shí)稱骨折 其常見原因有直接暴力 間接暴力 肌拉力 積累勞損及骨骼疾病 骨折往往與骨所受的拉伸 擠壓 彎曲等載荷密切相關(guān) 35 一 骨的受載形式與骨折類型的關(guān)系如前所述 在日常生活及運(yùn)動(dòng)中骨常受到拉伸 壓縮 彎曲 剪切 扭轉(zhuǎn)載荷和復(fù)合載荷 并產(chǎn)生各種變形 當(dāng)骨的載荷超過了其生理承受極限時(shí)便會(huì)產(chǎn)生各種相應(yīng)類型的骨折 因此 常見的骨折類型與骨所受載荷的形式有關(guān) 一般包括有 拉伸 壓縮 彎曲 旋轉(zhuǎn)和壓力聯(lián)合彎曲5種基本形式所致的骨折 這些類型的骨折與臨床上所觀察到的骨折類型相一致 只不過臨床上常見的骨折往往是由多種負(fù)荷所致 其骨折類型也更為復(fù)雜多樣 尤其在高能量負(fù)荷的作用下 由于應(yīng)變率很快 則有可能引起嚴(yán)重的粉碎性骨折 由拉力 壓力 旋轉(zhuǎn) 彎曲和壓力聯(lián)合彎曲造成的骨折類型 36 五 骨折的生物力學(xué)骨的完整性或連續(xù)性中斷時(shí)稱骨折 常見原因有 直接暴力 間接暴力 肌拉力 積累勞損及骨骼疾病 37 一 骨的受載形式與骨折類型的關(guān)系常見的骨折類型與骨所受載荷的形式有關(guān) 一般包括有 拉伸 壓縮 彎曲 旋轉(zhuǎn)和壓力聯(lián)合彎曲5種基本形式所致的骨折 38 二 骨折的生物力學(xué)原理1 骨受拉伸載荷所致的骨折其斷裂的機(jī)理主要為骨組織結(jié)合線的分離和骨單位的脫離 臨床上 拉伸載荷所致的骨折常見于骨松質(zhì) 表現(xiàn)形式多為撕裂性骨折 如跟腱附著點(diǎn)附近的跟骨骨折 39 2 骨受壓縮載荷所致的骨折其機(jī)制主要是骨單位的斜行破裂 如運(yùn)動(dòng)員在單杠失手或跳傘落地技術(shù)不正確時(shí)所導(dǎo)致的胸腰椎骨折 其原因大多是由高處落下臀部著地時(shí)受瞬間沖力引起 瞬間沖力沿縱向擠壓 產(chǎn)生椎體的壓縮骨折 椎體在高壓縮載荷下發(fā)生縮短且變寬 壓縮載荷所致的骨折常見于椎體 40 3 骨受剪切載荷所致的骨折當(dāng)一對(duì)相距很短 方向相反的力的作用于骨時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生剪切骨折 其骨折通常見于骨松質(zhì) 如股骨髁和脛骨平臺(tái)骨折 4 骨受彎曲載荷所致的骨折當(dāng)骨骼的彎曲載荷承受極限超出外力的突然襲擊時(shí) 造成拉應(yīng)力大于壓應(yīng)力 發(fā)生骨組織的彎曲斷裂 41 5 骨受復(fù)合載荷所致的骨折骨受到多種不定的載荷的作用而致的骨折 臨床所見骨折的形式也較為復(fù)雜 如臨床上所見的嵌插型 長斜形 短斜形 螺旋形 粉碎形等骨折 都屬于復(fù)合載荷狀態(tài)下所導(dǎo)致的骨折類型 42 6 骨松質(zhì)的微細(xì)骨折顯微鏡下所能看到的骨小梁裂損稱為骨松質(zhì)微細(xì)骨折 微細(xì)骨折可以是正常生理活動(dòng)的結(jié)果 在正常生理情況下 骨松質(zhì)具有修復(fù)微細(xì)骨折的能力 當(dāng)微細(xì)骨折的程度超出生理水平 就會(huì)產(chǎn)生病理結(jié)果 使骨折的危險(xiǎn)性增加 43 7 疲勞性骨折概念 指骨長期承受反復(fù)負(fù)荷 如長時(shí)間的行軍 鍛煉 后發(fā)生微損傷而逐漸形成的骨折 它是由于損傷的不斷積聚 超過機(jī)體的修復(fù)能力 繼而產(chǎn)生疲勞性骨折或應(yīng)力性骨折 特點(diǎn) 骨折和修復(fù)同時(shí)進(jìn)行 44 1 疲勞性骨折的好發(fā)部位最常發(fā)生在下肢骨 其次是上肢骨和軀干骨 下肢骨骨折可發(fā)生在股骨 髕骨 腓骨 脛骨 內(nèi)踝 距骨 跖骨 跟骨等處 其中 以脛骨 腓骨和跖骨更多見 45 2 疲勞性骨折的生物力學(xué)原理有關(guān)疲勞性骨折的發(fā)生原因 目前不同學(xué)者持有不同的觀點(diǎn) 概括起來有以下幾種觀點(diǎn) 其一 肌疲勞是導(dǎo)致疲勞性骨折發(fā)生的一個(gè)重要原因 其二 肌牽拉是導(dǎo)致疲勞性骨折另一原因 其三 骨鈣質(zhì)減少 其他 維生素 酸中毒以及生物電現(xiàn)象等均可能與疲勞性骨折有關(guān) 46 3 應(yīng)力性骨折 疲勞性骨折 的預(yù)防主要預(yù)防原則如下 避免長時(shí)間高頻率的單一負(fù)重的跑跳訓(xùn)練 正確選擇運(yùn)動(dòng)場地 過硬的運(yùn)動(dòng)場地 往往是應(yīng)力性骨折的重要誘發(fā)因素 充分的準(zhǔn)備活動(dòng) 使肌 肌腱得到舒張 伸展 提高其柔韌性和抗疲勞的能力 早期發(fā)現(xiàn) 早期處理 早期發(fā)現(xiàn) 早期處理可以有效地預(yù)防應(yīng)力性骨折的發(fā)生 飲食調(diào)節(jié)增加膳食中鈣及蛋白質(zhì)等的攝人量 47 六 骨的功能適應(yīng)性 一 骨形態(tài)結(jié)構(gòu)的功能適應(yīng)性骨是有生命的材料 隨著它受到的應(yīng)力和應(yīng)變情況 通過自身修復(fù)來改變其性質(zhì)和外形 實(shí)現(xiàn)外表的再造 48 二 骨組織結(jié)構(gòu)的功能適應(yīng)性骨骼組織為了適應(yīng)各種力學(xué)功能的需要 不僅在形態(tài)結(jié)構(gòu)作了最佳搭配 而且對(duì)自身的組織結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了優(yōu)化組合 體內(nèi)骨組織的形成 發(fā)展方式與其所受的應(yīng)力有關(guān) 例如骨組織的結(jié)構(gòu)與其內(nèi)部應(yīng)力分布有關(guān) 應(yīng)力大的部位骨組織密度大 應(yīng)力小的部位骨密度小 骨組織能用最少的骨量來滿足運(yùn)動(dòng)所需的骨強(qiáng)度 49 三 骨塑形 骨重建和年齡相關(guān)性骨丟失骨塑形系指改變骨的形狀 骨重建則是骨轉(zhuǎn)換的一種特殊形式 在生長期幾乎所有的骨面都在進(jìn)行骨吸收和骨形成 以適應(yīng)骨長長和長粗的需要 當(dāng)骨生長結(jié)束后 骨的形成與吸收仍在進(jìn)行 為骨重建 30 40歲后 骨形成的速率慢于骨形成 最終的結(jié)果是骨量隨年齡的增加而降低 骨脆性增加 50 七 骨生物力學(xué)的常用指標(biāo)骨的材料特性 常用的指標(biāo)有最大載荷 彈性載荷 最大撓度和彈性撓度 骨的結(jié)構(gòu)特性 常用的指標(biāo)有最大應(yīng)力 彈性應(yīng)力 最大應(yīng)變和彈性應(yīng)變 51 八 骨質(zhì)疏松癥與運(yùn)動(dòng)防治 一 定義 骨質(zhì)疏松癥是以骨量減少 骨組織顯微結(jié)構(gòu)退化為特征 以致骨的脆性增高而使骨折危險(xiǎn)性增加的一種全身骨代謝障礙性疾病 其特點(diǎn)是 1 骨量減少 是指骨礦物質(zhì)和骨基質(zhì)等比例的減少 2 骨微結(jié)構(gòu)退變 表現(xiàn)為骨松質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞 骨小梁變細(xì)和斷裂 骨皮質(zhì)變薄等 3 骨強(qiáng)度下降 52 二 分類根據(jù)疾病發(fā)生的原因可將骨質(zhì)疏松分為三大類 1 原發(fā)性骨質(zhì)疏松 包括I型骨質(zhì)疏松癥 女性絕經(jīng)后雌激素水平降低所致 型骨質(zhì)疏松癥 一般發(fā)生在60歲以上老年人 與增齡有關(guān) 2 繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥 常繼發(fā)于內(nèi)分泌性疾病 骨髓增生性疾病等其他疾病 3 特發(fā)性骨質(zhì)疏松癥多見于8 14歲的青少年或成年 多半有遺傳家族史 女性多于男性 53 三 臨床表現(xiàn)1 腰背部疼痛是骨質(zhì)疏松癥最常見的癥狀 以腰背痛多見 2 身高縮短或駝背畸形是骨質(zhì)疏松癥的主要臨床表現(xiàn) 3 骨折是骨質(zhì)疏松癥常見的并發(fā)癥 往往在輕微的活動(dòng)中 就可發(fā)生骨折 骨折最常發(fā)生于腰椎 腕部和髖部 54 四 診斷目前 對(duì)骨質(zhì)疏松癥的診斷尚無完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn) 在診斷時(shí)可以結(jié)合多種方法手段進(jìn)行 1 診斷原則以骨密度減少為基本依據(jù) 并參考病史 生化指標(biāo)和骨折進(jìn)行綜合考慮 2 診斷標(biāo)準(zhǔn)我國現(xiàn)試行的骨質(zhì)疏松癥診斷標(biāo)準(zhǔn)以骨密度儀所檢測的骨密度值為主要依據(jù) 同時(shí)參考世界衛(wèi)生組織 WHO 的標(biāo)準(zhǔn) 并結(jié)合我國種族 性別 地區(qū)的峰骨量制訂的 55 五 治療1 治療目的 是阻止病變發(fā)展 增加骨質(zhì)量 減少骨折發(fā)生率 緩解骨痛 改善功能 提高生活質(zhì)量 2 治療對(duì)象 絕經(jīng)期骨量快速丟失 骨密度測定 低于峰值骨量2 2 5SD 骨密度降至骨折閾值 已有脆性骨折 長期服用或注射導(dǎo)致骨量丟失的藥物 如強(qiáng)的松 已存在繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥 56 六 骨質(zhì)疏松癥的運(yùn)動(dòng)防治1 運(yùn)動(dòng)防治的原理可概括為以幾方面 1 運(yùn)動(dòng)的應(yīng)力效應(yīng)運(yùn)動(dòng)對(duì)骨的應(yīng)力效應(yīng)和對(duì)神經(jīng)肌肉代謝的良好影響 2 運(yùn)動(dòng)的激素效應(yīng)可增加睪酮和雌激素的分泌 促進(jìn)骨代謝等 3 運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)鈣效應(yīng)運(yùn)動(dòng)可提高需鈣閾值 促進(jìn)鈣的吸收等 4 運(yùn)動(dòng)的肌力效應(yīng)運(yùn)動(dòng)在增強(qiáng)肌力量的同時(shí) 也增加了骨質(zhì)的水平 57 2 運(yùn)動(dòng)方式美國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)會(huì)推薦OP預(yù)防運(yùn)動(dòng)方案是力量訓(xùn)練和有氧運(yùn)動(dòng) 58 3 運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目 1 有氧運(yùn)動(dòng)常用的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目有步行 慢速跑 騎自行車 游泳 爬樓梯 登山 舞蹈及各種拳功操等 2 力量運(yùn)動(dòng)腹肌 背肌 四肢肌練習(xí)可用杠鈴 啞鈴 沙袋 滑輪 專門的肌力訓(xùn)練器 自身體重如原地跳高等進(jìn)行抗阻訓(xùn)練 也可采用等長訓(xùn)練 59 4 運(yùn)動(dòng)量運(yùn)動(dòng)量是指一次鍛煉中肌肉所作的總功量 其大小受運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度 持續(xù)時(shí)間及運(yùn)動(dòng)頻度的影響 1 運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度老年人提倡低能量運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練 以最大心率的60 70 為宜 2 運(yùn)動(dòng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度大 持續(xù)時(shí)間可稍短 一般30分鐘到1個(gè)小時(shí) 3 運(yùn)動(dòng)頻率一般以次日不感覺疲勞為度 每周訓(xùn)練3 5日 60 6 注意事項(xiàng) 1 強(qiáng)調(diào)三級(jí)預(yù)防原則對(duì)快速骨量減少的人群 應(yīng)及早采取相應(yīng)的防治對(duì)策 2 堅(jiān)持個(gè)體化原則 3 規(guī)劃運(yùn)動(dòng)的階段性堅(jiān)持長期有計(jì)劃 有規(guī)律的運(yùn)動(dòng) 4 注意運(yùn)動(dòng)量的控制 5 加強(qiáng)身體的定期檢查 以觀察有無不良改變和及時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)效果的評(píng)價(jià) 6 重視準(zhǔn)備活動(dòng)和整理活動(dòng) 61 7 運(yùn)動(dòng)防治圖解以上肢抗阻練習(xí)為例臥推頸后彎舉負(fù)重屈體臂后伸提拉杠鈴負(fù)重屈腕 62 附 骨的變形 一 骨變形的原因1 先天性的骨變形 如先天性假關(guān)節(jié) 2 骨形成異常的骨變形 如纖維性骨形成異常癥 神經(jīng)纖維瘤 帕杰 Paget 病 3 代謝性疾病繼發(fā)的骨變形 如佝僂病 骨軟化病 4 傷后所致的骨變形 如外傷骨折后或骨骺線的生長障礙致彎曲等 5 炎癥感染后導(dǎo)致的骨變形 如梅毒性骨炎 63 二 骨變形的種類 在臨床上常見的骨變形有以下幾類 1 上肢肩胛骨的spregel變形 肘關(guān)節(jié)的肘外翻和肘內(nèi)翻 猿手 下垂手 錘指等 2 下肢髖關(guān)節(jié)的髖內(nèi)翻和髖外翻 膝關(guān)節(jié)的膝內(nèi)翻和膝外翻 足外翻扁平足 足內(nèi)翻 槌指等 3 軀干常見有駝背 龜背 脊柱側(cè)彎等 64 再見 65