文档介绍：关于运动中的生物力学问题
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内 容 提 要
第一节 运动中的生物力学问题
一、 作用于人体的力
二、骨组织的生物力学
三、关节软骨的生物力学
四、胶原组织的生物力学
五、关节的生物力学
六、,包括扬氏模量、剪切模量、粘弹性、极限盈利应变等,不仅与其物质成分有关,,纤维与基质之间的结合,,人密质骨的横向（径向或切向）试件的压缩模量约为纵向试件的56%.应该注意的是,同一块骨的不同部分的力学性能是有差别的.
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由图可见,,即使是骨的某一点上,.
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,因此沿轴向具有较高的强度和弹性模量.
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骨结构在横向与纵向上是不同的,,骨胳的强度和刚度最大.
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3、不同加载形式下骨的性能
以不同方向的力或力矩施加在结构上可以产生拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转和联合载荷
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压缩载荷
拉伸载荷
扭转载荷
弯曲载荷
剪切载荷
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***皮质骨的极限应力在压缩、,所能承受的拉应力又大于剪应力.
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4、肌肉活动对骨应力分布的影响
骨在体内受载时，止于骨上的肌肉收缩可以改变骨的应力分布。这种肌肉收缩时所产生的压应力，可减少或消除骨上的拉应力，使拉应力全部或部分抵消。
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三、关节软骨的生物力学
关节是骨骼系统中相邻骨间的功能性联接。
主要功能是：① 把施加于关节上的载荷扩散到较大的区域，以减少接触应力；② 使对应的关节面以最小的摩擦和磨损进行相对运动。
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1、软骨的成分
关节软骨的固体基质大约占组织湿重的20％~40%，是由胶原纤维（60%）、与水亲和力很强的原纤维间糖蛋白凝胶（40%）以及软骨细胞（少于2%）所组成。剩下的重量为水分，占60%~80%，大部分水分在承载时可被挤出。
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（1） 胶原：胶原是体内最丰富的蛋白。具有高级的结构组织，可形成最佳的力学性能。胶原的基本生物单位是一种多肽链的三键螺旋,称为原胶原。
（2） 糖蛋白凝胶：软骨的另一主要结构成分是高含水量凝胶，此种凝胶由分布不均匀的糖蛋白大分子及其聚合物组成。
（3） 软骨各成分间结构上的相互作用：糖蛋白有很强的亲水性，在水中的溶解度很高。
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3. 软骨变性的生物力学
关节软骨破坏的进程与下述各点有关：
①承受的应力值；
②承受应力峰值的总数；
③胶原-糖蛋白基质的分子和显微结构。
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关节软骨的生物学性质
1
渗透性：渗透性越低，承载时液体流动阻力越大
2
关节软骨的蠕变(creep)反应
3
润滑：两种基本的润滑类型：界面润滑和液膜润滑。
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四、胶原组织的生物力学
胶原组织主要由三种类型的纤维组成：胶原纤维、弹性纤维和网状纤维。胶原纤维主要为组织提供强度和刚度，弹性纤维在组织受载时提供延展性，而网状纤维提供容积。
1. 胶原组织的力学特性 在载荷下，胶原组织的特性受三种主要因素影响：①纤维的结构；②胶原纤维和弹性纤维的特性；③胶原纤维和弹性纤维之间的比例。
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（1） 纤维的结构： 肌腱、韧带、皮肤中三种胶原的结构不同，并与每种结构的功能相适应。
肌腱纤维几乎完全平行排列，使肌腱更适应于承受高拉伸载荷。
韧带纤维，包括关节囊，较少恒定的结构，在不同的韧带中，结构随韧带的功能而异。
皮肤纤维呈网状，这种结构使皮肤在各个方向上具有延展性。
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（2） 胶原纤维和弹性纤维的特性： 胶原组织的主要成分是胶原纤维和弹性纤维，二者一起构成该组织的90%左右。由于胶原纤维为类塑性材料，而弹性纤维为类脆性材料，故受载时这两类纤维的表现完全不