1、1 2u掌握运动中的力合力矩及其表现形式，并明掌握运动中的力合力矩及其表现形式，并明确力是物体运动状态改变和形状改变的原因；确力是物体运动状态改变和形状改变的原因；掌握影响人体平衡与稳定的因素。掌握影响人体平衡与稳定的因素。u熟悉牛顿运动定律的在人体运动中的应用；熟悉牛顿运动定律的在人体运动中的应用；熟悉骨、关节、韧带和肌腱的生物力学特性及熟悉骨、关节、韧带和肌腱的生物力学特性及其在康复治疗中的应用。其在康复治疗中的应用。u了解运动中力的合成与分解及其在人体运动了解运动中力的合成与分解及其在人体运动中受力分析中的应用。中受力分析中的应用。学习目标学习目标3 第一节第一节第一节第一节第一节第一节
2、 运动中的力与力运动中的力与力矩矩 一、运动中的力一、运动中的力 二、运动中的力矩二、运动中的力矩 第二节第二节第二节第二节第二节第二节 牛顿运动定律及牛顿运动定律及其应用其应用 一、牛顿运动定律一、牛顿运动定律 二、牛顿运动定律在人体二、牛顿运动定律在人体运动中的应用运动中的应用 第三节第三节第三节第三节第三节第三节 平衡与稳定平衡与稳定 一、力系平衡条件与人体一、力系平衡条件与人体平衡类型平衡类型 二、稳定性及其影响因素二、稳定性及其影响因素 三、人体平衡与稳定的特三、人体平衡与稳定的特点点 第四节第四节第四节第四节第四节第四节 骨、关节生物力学骨、关节生物力学 一、骨的生物力学性质一、骨
3、的生物力学性质 二、关节生物力学二、关节生物力学 三、肌腱和韧带的生物力三、肌腱和韧带的生物力学学4 力是一个物体对另一力是一个物体对另一个物体的作用，是使物体个物体的作用，是使物体产生形变或线运动状态改产生形变或线运动状态改变的原因。变的原因。力矩则是力和力臂的力矩则是力和力臂的乘积，是使物体转动状态乘积，是使物体转动状态改变的原因。改变的原因。5若将人体整体看做一若将人体整体看做一个力学系统，则人体个力学系统，则人体内部各部分的相互作内部各部分的相互作用，称为内力。外界用，称为内力。外界作用于人体的力称为作用于人体的力称为外力。外力。（一）内力与外力的概念（一）内力与外力的概念 外力：重力
4、、支撑反作外力：重力、支撑反作用力等。用力等。内力：骨骼肌张力、关内力：骨骼肌张力、关节约束力、韧带张力等，节约束力、韧带张力等，其中骨骼肌的张力是人其中骨骼肌的张力是人体内力中的主动力。体内力中的主动力。6运动中的内力和外力的关系运动中的内力和外力的关系2.2.内力可以改变外力的大小内力可以改变外力的大小 3.3.外力可用来增强内力外力可用来增强内力 人体整体人体整体人体环节人体环节骨骼肌张力骨骼肌张力外力外力内力内力1.1.内力与外力是相对内力与外力是相对的的71.1.重力重力 重力是地球对人体或物体的引力，是一重力是地球对人体或物体的引力，是一种非接触力。人体或物体受重力的集中点为重心，
5、种非接触力。人体或物体受重力的集中点为重心，其方向指向地心。其方向指向地心。2.2.弹力弹力 弹力产生在直接接触的物体之间，以物弹力产生在直接接触的物体之间，以物体相互接触使物体发生形变为先决条件。弹力的体相互接触使物体发生形变为先决条件。弹力的大小与物体的弹性系数和形变量成正比。大小与物体的弹性系数和形变量成正比。（二）几种常见的外力（二）几种常见的外力83.3.摩擦力摩擦力 摩擦力是两相互接触的物体作相对运动（线摩擦力是两相互接触的物体作相对运动（线运动或滚动）或有相对运动趋势时产生的力，分运动或滚动）或有相对运动趋势时产生的力，分别成为滑动摩擦力、滚动摩擦力和静摩擦力。别成为滑动摩擦力、
6、滚动摩擦力和静摩擦力。（二）几种常见的外力（二）几种常见的外力9 4.支撑反作用力支撑反作用力 人体处于支撑状态时，人体重力作用于支撑面人体处于支撑状态时，人体重力作用于支撑面上，支撑面又反作用于人体，这种反作用称为支上，支撑面又反作用于人体，这种反作用称为支撑反作用力。如果人体处于静止状态，为静力性撑反作用力。如果人体处于静止状态，为静力性支撑反作用力；如果人体局部环节有运动，则支支撑反作用力；如果人体局部环节有运动，则支撑反作用力会不断变化，称为动力性支撑反作用撑反作用力会不断变化，称为动力性支撑反作用力。力。10 5.流体作用力流体作用力 人体在空气和水中运动时，与流体发生接触，并人体在
7、空气和水中运动时，与流体发生接触，并相互作用，流体对人体的作用即为流体作用力。相互作用，流体对人体的作用即为流体作用力。人体在水中受到浮力作用，可以减轻肢体的重力人体在水中受到浮力作用，可以减轻肢体的重力作用，对于肌力不足或关节疼痛的患者，可以借作用，对于肌力不足或关节疼痛的患者，可以借助水的阻力和浮力进行康复训练。助水的阻力和浮力进行康复训练。111.1.合力与分力合力与分力 一个力如果它产一个力如果它产生的效果与几个力共同作用的效果生的效果与几个力共同作用的效果相同，则这个力就叫那几个力的合相同，则这个力就叫那几个力的合力，而那几个力就叫这个力的分力。力，而那几个力就叫这个力的分力。2.2
8、.力的合成力的合成 求几个已知力的合力，求几个已知力的合力，叫力的合成。叫力的合成。3.3.力的分解力的分解 力的分解是力的合成力的分解是力的合成的逆运算。的逆运算。（三）力的合成与分解（三）力的合成与分解平行四边形平行四边形法则是力的法则是力的合成与分解合成与分解的基础的基础12当骨骼肌在某一平面产生当骨骼肌在某一平面产生力作用时，可将肌力分解力作用时，可将肌力分解为两个垂直分量：一个沿为两个垂直分量：一个沿着骨轴线作用，另一个垂着骨轴线作用，另一个垂直骨轴线。前者起稳固关直骨轴线。前者起稳固关节的作用，因而叫稳固分节的作用，因而叫稳固分量，后者是使骨产生转动量，后者是使骨产生转动的分量，所
9、以叫转动分量的分量，所以叫转动分量。131.1.力的时间累积效应力的时间累积效应 作用于物体的合外力与其作用时间的乘积作用于物体的合外力与其作用时间的乘积（Ft Ft），），称为力的冲量。而将运动物体或称为力的冲量。而将运动物体或人体具有的人体具有的“运动量运动量”，即质量与速度的乘积，即质量与速度的乘积（m vm v），），称为动量。称为动量。动量定理：物体动量的增量等于其所受的冲动量定理：物体动量的增量等于其所受的冲量。量。（四）力的时间和空间累积效应（四）力的时间和空间累积效应14 动量定理在运动中有广泛的应用。动量定理在运动中有广泛的应用。运动中为了减小外界的冲击力，通常需要延长外运动
10、中为了减小外界的冲击力，通常需要延长外力的作用时间。力的作用时间。为了给物体或人体强大的冲力，要求与物体或人为了给物体或人体强大的冲力，要求与物体或人体接触（撞击）的时间要短。体接触（撞击）的时间要短。增大作用力和延长力的作用时间，可以使人体或增大作用力和延长力的作用时间，可以使人体或器械获得更大的速度。器械获得更大的速度。152.2.力的空间累积效应力的空间累积效应 力与力作用方向上移动距离的乘积（力与力作用方向上移动距离的乘积（FSFS），），称力对物体作了功。力作用方向与其引起的物体称力对物体作了功。力作用方向与其引起的物体运动方向改变一致，力对物体所做的功为正功。运动方向改变一致，力对
11、物体所做的功为正功。物体的运动方向与力的作用方向相反，这时力所物体的运动方向与力的作用方向相反，这时力所做的功为负功。功的国际单位是焦耳（做的功为负功。功的国际单位是焦耳（J J）。）。16 通常讲骨骼肌做功，是指骨骼肌做的机械功。通常讲骨骼肌做功，是指骨骼肌做的机械功。肌将其贮存的化学能转化为机械能，克服阻力使肌将其贮存的化学能转化为机械能，克服阻力使环节及外界物体产生位移。环节及外界物体产生位移。等长收缩运动中，环节不产生位移，没有做机等长收缩运动中，环节不产生位移，没有做机械功，此时骨骼肌消耗的能量完成了械功，此时骨骼肌消耗的能量完成了“生理功生理功”。功和能之间是可以相互转换的，能的量
12、值是功和能之间是可以相互转换的，能的量值是通过做功来确定的，力对物体做的功等于物体机通过做功来确定的，力对物体做的功等于物体机械能（动能和势能）的增量。械能（动能和势能）的增量。17 力矩（力矩（M M）是作用于物体或人体的合力（是作用于物体或人体的合力（F F）与支点与支点到力作用线距离（到力作用线距离（d d）的乘积，即的乘积，即M=FM=F。一种情况：即大小相等，方向相反，作用线互相一种情况：即大小相等，方向相反，作用线互相平行但不重合的两个力作用在同一物体上，虽然其合平行但不重合的两个力作用在同一物体上，虽然其合力为零，但物体同样会转动，这一对力称为力偶，其力为零，但物体同样会转动，这
13、一对力称为力偶，其产生的转动力矩称为力偶矩。产生的转动力矩称为力偶矩。另一种情况：物体在无支撑情况下受到力的作用，另一种情况：物体在无支撑情况下受到力的作用，这个力若不通过物体的重心，也会引起物体的转动，这个力若不通过物体的重心，也会引起物体的转动，这个力称为偏心力，由其产生的转动力矩称为偏心矩。这个力称为偏心力，由其产生的转动力矩称为偏心矩。力矩、力偶矩和偏心矩是人体或物体转动的条件。力矩、力偶矩和偏心矩是人体或物体转动的条件。18v牛顿第一定律：任何物体在不受外力作用（或所受合外力为牛顿第一定律：任何物体在不受外力作用（或所受合外力为零）时，物体将保持静止或匀速直线运动状态不变。物体的这零
14、）时，物体将保持静止或匀速直线运动状态不变。物体的这种性质称为惯性。种性质称为惯性。v牛顿第二定律：物体加速度（牛顿第二定律：物体加速度（a a）的大小与物体所受合外力的大小与物体所受合外力（F F）的大小成正比，与物体的质量（的大小成正比，与物体的质量（m m）成反比，即成反比，即F=maF=ma。v牛顿第三定律（作用力与反作用力）：两个物体相互作用时，牛顿第三定律（作用力与反作用力）：两个物体相互作用时，物体甲对物体乙的作用力，物体甲对物体乙的作用力，F1F1与与F2F2大小相等、方向相反、沿同大小相等、方向相反、沿同一直线，即一直线，即F1=-F2F1=-F2。19 运动中很多动作可以借
15、助惯性完成，巧妙地利用运动中很多动作可以借助惯性完成，巧妙地利用惯性，不但省力且减少能量消耗，减少运动性疲劳。惯性，不但省力且减少能量消耗，减少运动性疲劳。因此，人体活动中保持动作的连贯性和动作间的连续因此，人体活动中保持动作的连贯性和动作间的连续性能起到省力的作用。性能起到省力的作用。例如，康复治疗中偏瘫患者自主从仰卧位到侧卧例如，康复治疗中偏瘫患者自主从仰卧位到侧卧位，可以利用健侧肢体的惯性完成体位转换例子。位，可以利用健侧肢体的惯性完成体位转换例子。（一）运动中合理利用惯性可以省力（一）运动中合理利用惯性可以省力20 指在人体在克服外界阻力负荷运动时，需要遵循由指在人体在克服外界阻力负荷
16、运动时，需要遵循由大肌群首先活动，逐步过渡到中小肌群活动。大肌群首先活动，逐步过渡到中小肌群活动。因为大肌群能产生较大的力或力矩，有利于克服阻因为大肌群能产生较大的力或力矩，有利于克服阻力物体的惯性，可以有效预防运动开始时的中小肌群的力物体的惯性，可以有效预防运动开始时的中小肌群的损伤。损伤。例如，搬动较重物体时应用下蹲通过大腿的肌群用例如，搬动较重物体时应用下蹲通过大腿的肌群用力来克服重物的惯性，而不应用弯腰通过腰部肌群的用力来克服重物的惯性，而不应用弯腰通过腰部肌群的用力克服重物的惯性。由于腰部肌群的力量弱，弯腰搬重力克服重物的惯性。由于腰部肌群的力量弱，弯腰搬重物易导致腰部肌的急性损伤。
17、物易导致腰部肌的急性损伤。（二）克服重物惯性需要遵循骨骼肌活动顺序原理（二）克服重物惯性需要遵循骨骼肌活动顺序原理21 运动中，要使人体运动速度增加或减小，需运动中，要使人体运动速度增加或减小，需要外界对人体的作用力增加或减小。根据作用要外界对人体的作用力增加或减小。根据作用力与反作用力定律，外界物体对人体的作用力力与反作用力定律，外界物体对人体的作用力增加或减小时，人体对外界的作用力也需要增增加或减小时，人体对外界的作用力也需要增加或减小。加或减小。（三）增加人体对外界的作用力可以增大外界（三）增加人体对外界的作用力可以增大外界对人体的反作用力对人体的反作用力22 一个物体如果受到几个力的作
18、用，这几个力称为力一个物体如果受到几个力的作用，这几个力称为力系。力系平衡的条件因力系的不同而有所差异，力系通系。力系平衡的条件因力系的不同而有所差异，力系通常有以下常有以下4 4种情况。种情况。1.1.共点、共线力系共点、共线力系 2.2.平面汇交力系平面汇交力系 3.3.平面平行力系平面平行力系 4.4.空间一般力系空间一般力系 （一）力系的平衡条件（一）力系的平衡条件23平衡重心与支撑点关系平衡稳定程度上支撑平衡下支撑平衡混合支撑平衡稳定平衡有限稳定平衡不稳定平衡随遇平衡人体平衡的类型人体平衡的类型（二）人体平衡的类型（二）人体平衡的类型24 稳定性是指人体和物体抵抗各种干扰作用保稳定性
19、是指人体和物体抵抗各种干扰作用保持平衡的能力。持平衡的能力。1.1.静态稳定性静态稳定性 人体静止时抵抗各种干扰的能力人体静止时抵抗各种干扰的能力.2.2.动态稳定性动态稳定性 人体重心偏移平衡位置后，干扰人体重心偏移平衡位置后，干扰因素除去时，人体仍能恢复到初始平衡范围因素除去时，人体仍能恢复到初始平衡范围.（一）稳定性（一）稳定性251.1.影响人体下支撑稳定性的影响人体下支撑稳定性的因素因素支撑面大小支撑面大小:支撑面大，支撑面大，稳定度大；支撑面小，稳定稳定度大；支撑面小，稳定度小。度小。重心的高低重心的高低:在支撑面不在支撑面不变的情况下，人体的重心位变的情况下，人体的重心位置低，稳
20、定度大；重心位置置低，稳定度大；重心位置高，稳定度小。高，稳定度小。（二）影响人体下支撑稳定性的因素与评价指标（二）影响人体下支撑稳定性的因素与评价指标262.2.人体下支撑稳定性的评价指标人体下支撑稳定性的评价指标（1 1）稳定角：稳定角是指重力作用线和重心至支）稳定角：稳定角是指重力作用线和重心至支撑面边缘相应点的连线间的夹角。撑面边缘相应点的连线间的夹角。重心高度相同，支撑面越重心高度相同，支撑面越大，稳定角越大；支撑面大，稳定角越大；支撑面相同，重心越高，稳定角相同，重心越高，稳定角越小。稳定角越大，物体越小。稳定角越大，物体的稳定度越大，的稳定度越大，27（2 2）稳定系数：稳定系数
21、是指稳定力矩与倾倒力矩）稳定系数：稳定系数是指稳定力矩与倾倒力矩之比值。稳定系数表明物体依靠重力抵抗平衡受破之比值。稳定系数表明物体依靠重力抵抗平衡受破坏的能力，稳定系数大于坏的能力，稳定系数大于1 1时，物体能抵抗外来翻倒时，物体能抵抗外来翻倒力矩，平衡不被破坏；稳定系数小于力矩，平衡不被破坏；稳定系数小于1 1时，物体抵抗时，物体抵抗不住外来的翻倒力矩，平衡将遭到破坏，即物体会不住外来的翻倒力矩，平衡将遭到破坏，即物体会翻倒。翻倒。28q人体不能绝对静止：人体的呼吸、循环运动人体不能绝对静止：人体的呼吸、循环运动使得人体重心不是定点。另一方面人体肌张力使得人体重心不是定点。另一方面人体肌张
22、力任何时候不能恒定。任何时候不能恒定。q人体形状可变：由于人体支撑面边缘均为软人体形状可变：由于人体支撑面边缘均为软组织，有效支撑面面积要小于组织，有效支撑面面积要小于“理论理论”支撑面支撑面的面积。的面积。q人体自身的姿势自动调节系统：人体有翻倒人体自身的姿势自动调节系统：人体有翻倒趋势时，依靠反射性地改变身体姿势，可以保趋势时，依靠反射性地改变身体姿势，可以保持原有平衡。持原有平衡。29人体保持平衡稳人体保持平衡稳定的补偿动作定的补偿动作30q人体内力起重要作用：内力可以通过对外界环人体内力起重要作用：内力可以通过对外界环境（人体或物体）的主动作用，从而影响人体的境（人体或物体）的主动作用
23、，从而影响人体的平衡。平衡。q心理因素的影响：紧张心理反应对人体平衡稳心理因素的影响：紧张心理反应对人体平衡稳定性的影响最为明显。定性的影响最为明显。q感觉系统在保持人体平衡中的作用：视觉、位感觉系统在保持人体平衡中的作用：视觉、位觉与本体感觉等感觉系统起着重要作用。觉与本体感觉等感觉系统起着重要作用。31（一）骨受载荷形式（一）骨受载荷形式 拉伸载荷拉伸载荷压缩载荷压缩载荷弯曲载荷弯曲载荷剪切载荷剪切载荷扭转载荷扭转载荷复合载荷复合载荷32骨的应力是指骨结构受到外来载荷时其表面单位面骨的应力是指骨结构受到外来载荷时其表面单位面积所受到的力。骨的应变是指骨在外力作用下的局积所受到的力。骨的应变
24、是指骨在外力作用下的局部形变，包括线性应变和剪切应变。部形变，包括线性应变和剪切应变。（二）骨的应力与应变曲线（二）骨的应力与应变曲线33v应力较小时，在一定的范围内，应力与应变之间应力较小时，在一定的范围内，应力与应变之间存在着一个线性关系，应力存在着一个线性关系，应力-应变曲线为直线，即应应变曲线为直线，即应力与应变成正比关系，称为弹性区。去除外部载荷力与应变成正比关系，称为弹性区。去除外部载荷移后，材料将恢复到原来的形状，即不会造成永久移后，材料将恢复到原来的形状，即不会造成永久形变。形变。v载荷持续增加时，骨最外层某些部位就会发生屈载荷持续增加时，骨最外层某些部位就会发生屈服，即弹性区
25、末端点称为屈服点。屈服点以后的曲服，即弹性区末端点称为屈服点。屈服点以后的曲线则变成了非线性，骨将产生永久变形，称为塑性线则变成了非线性，骨将产生永久变形，称为塑性区。区。v载荷持续增加，骨组织的结构体将在某个部位失载荷持续增加，骨组织的结构体将在某个部位失效（骨折，图中效（骨折，图中C C点为断裂点），对应的应力称为极点为断裂点），对应的应力称为极限应力（限应力（CC）。）。34 在应力在应力-应变曲线图中的弹性区，材料的应应变曲线图中的弹性区，材料的应力与应变之间存在着一定的关系，即应力力与应变之间存在着一定的关系，即应力/应变应变是常数，此常数为材料的弹性模量或杨氏模量，是常数，此常数为
26、材料的弹性模量或杨氏模量，其大小等于这段直线的斜率。弹性模量或杨氏模其大小等于这段直线的斜率。弹性模量或杨氏模量大小表示了材料抵抗变形的能力，称为刚度。量大小表示了材料抵抗变形的能力，称为刚度。35 达到极限应力时的应力达到极限应力时的应力-应变曲线下面的面应变曲线下面的面积表示导致骨折所需要的能量。一般骨在生理负积表示导致骨折所需要的能量。一般骨在生理负荷范围内，骨产生弹性变形，当外力去除后，弹荷范围内，骨产生弹性变形，当外力去除后，弹性区内的能量能同时被骨释放，使骨恢复原状。性区内的能量能同时被骨释放，使骨恢复原状。但当骨不断受到外力作用时，其应变能量不能被但当骨不断受到外力作用时，其应变
27、能量不能被及时完全释放，经积累后可能会损坏材料的结构。及时完全释放，经积累后可能会损坏材料的结构。36 骨的生长是破坏和重建两个过程对立统骨的生长是破坏和重建两个过程对立统一的结果。骨的塑形与重建是通过适应力的作一的结果。骨的塑形与重建是通过适应力的作用，这种适应性是按沃尔夫（用，这种适应性是按沃尔夫（WolffWolff）定律进定律进行的。行的。适宜的载荷对骨有积极的影响，但过载、适宜的载荷对骨有积极的影响，但过载、过用或过度冲击性载荷可引起骨损伤甚至骨折过用或过度冲击性载荷可引起骨损伤甚至骨折发生。发生。（三）机械应力对骨生长的影响（三）机械应力对骨生长的影响37 运动中，骨会反复受力，超
28、过某一生理限运动中，骨会反复受力，超过某一生理限度时使骨组织受到损伤，造成骨的损伤为疲劳度时使骨组织受到损伤，造成骨的损伤为疲劳性损伤。性损伤。在持续性紧张的骨骼肌运动中，首先引起在持续性紧张的骨骼肌运动中，首先引起骨骼肌疲劳，收缩能力降低，其结果是抵消作骨骼肌疲劳，收缩能力降低，其结果是抵消作用于骨上的应力的能力也减弱，导致对骨的作用于骨上的应力的能力也减弱，导致对骨的作用力过大，骨结构在反复的应力刺激下导致结用力过大，骨结构在反复的应力刺激下导致结构的改变而发生骨折。构的改变而发生骨折。（四）骨疲劳（四）骨疲劳38持续剧烈运动持续剧烈运动/大强度劳动大强度劳动骨骼肌疲劳骨骼肌疲劳贮存能量能
29、力下降贮存能量能力下降动作结构特征改变动作结构特征改变骨受载荷异常骨受载荷异常应力分布改变应力分布改变高拉伸高拉伸复复 合合高压缩高压缩斜行骨折斜行骨折斜行裂纹斜行裂纹横行骨折横行骨折横向裂纹横向裂纹39骨的力学性质还受到以下因素的影响。骨的力学性质还受到以下因素的影响。q骨的大小和形状骨的大小和形状q骨折愈合：当骨折愈合开始时，骨痂在骨折处周骨折愈合：当骨折愈合开始时，骨痂在骨折处周围形成套状以稳定骨折区。骨痂使截面积显著增围形成套状以稳定骨折区。骨痂使截面积显著增加，从而增加骨骼的强度和刚度。加，从而增加骨骼的强度和刚度。q手术因素：有些外科手术造成骨缺损而使其力学手术因素：有些外科手术造
30、成骨缺损而使其力学性能明显减弱。性能明显减弱。q衰老与骨质疏松：骨组织总量的减少和骨体积的衰老与骨质疏松：骨组织总量的减少和骨体积的轻度减少。轻度减少。（五）影响骨力学性能的其他因素（五）影响骨力学性能的其他因素40人类三种类型的杠杆人类三种类型的杠杆（六）骨的杠杆功能（六）骨的杠杆功能41 关节面形状关节面形状韧带强弱韧带强弱骨骼肌力量骨骼肌力量关节负压关节负压（一）关节稳定性（一）关节稳定性42 关节的存在使骨的杠杆作用得以实现，而关节的存在使骨的杠杆作用得以实现，而提供骨杠杆转动的力、力矩可来自多方面，提供骨杠杆转动的力、力矩可来自多方面，如承载的负荷与环节重量、关节韧带牵拉、如承载的负
31、荷与环节重量、关节韧带牵拉、肌收缩力等。肌收缩力等。（二）关节的力和力矩（二）关节的力和力矩43 力学性能与固体材料特性和渗透性有关。力学性能与固体材料特性和渗透性有关。渗透性是指液体流过多孔固体基质时的摩渗透性是指液体流过多孔固体基质时的摩擦阻力，是双相材料的重要参数。擦阻力，是双相材料的重要参数。关节软骨损害、变性与关节载荷的频率与关节软骨损害、变性与关节载荷的频率与量级有关。关节的先天性发育不良以及关节损量级有关。关节的先天性发育不良以及关节损伤等因素，可以导致应力集中。伤等因素，可以导致应力集中。（三）关节软骨生物力学特性（三）关节软骨生物力学特性44 脊柱是躯干的中轴、脊柱是躯干的中
32、轴、位于背部正中，由位于背部正中，由2424块椎块椎骨、一块骶骨和一块尾骨，骨、一块骶骨和一块尾骨，借椎间盘、韧带和关节连借椎间盘、韧带和关节连接而成。为直立与行走需接而成。为直立与行走需要，形成四个生理性弯曲。要，形成四个生理性弯曲。（四）脊柱生物力学（四）脊柱生物力学45 1.脊柱结构力学特性脊柱结构力学特性 脊椎的功能单元是脊椎的功能单元是运动节段，包括运动节段，包括2个椎个椎体及其间的软组织。体及其间的软组织。（1）椎体）椎体 （2）椎间盘）椎间盘 46 随着年龄增长及外伤随着年龄增长及外伤损害，椎间盘表现出老化损害，椎间盘表现出老化与退变的特征，导致椎间与退变的特征，导致椎间盘的承载
33、能力及其传递能盘的承载能力及其传递能力下降，继而产生脊柱的力下降，继而产生脊柱的功能性退化与可能性的损功能性退化与可能性的损伤。伤。472.2.脊柱的稳定脊柱的稳定 正常脊柱的稳定结构的因素有正常脊柱的稳定结构的因素有:外在稳定结构主要靠腹、腰与背等肌肉主动调外在稳定结构主要靠腹、腰与背等肌肉主动调节；内部主要靠骨关节、韧带进行控制。在内部节；内部主要靠骨关节、韧带进行控制。在内部稳定结构中除椎体和关节突的形状限制着脊柱的稳定结构中除椎体和关节突的形状限制着脊柱的活动外，椎骨间韧带也维持着脊柱的稳定。活动外，椎骨间韧带也维持着脊柱的稳定。脊柱失稳是骨伤科中的重要问题。正确判断脊柱失稳是骨伤科中
34、的重要问题。正确判断能为病人提供风险最小、痊愈可能性最大的条件能为病人提供风险最小、痊愈可能性最大的条件。483.3.体位和负重对腰椎的影响体位和负重对腰椎的影响 腰部是躯干的主要负重区。当身体前屈加大转动腰部是躯干的主要负重区。当身体前屈加大转动力矩后，椎间盘的负荷也相应增加。坐位时肌松弛腰力矩后，椎间盘的负荷也相应增加。坐位时肌松弛腰部的负荷要比直立时大。如果腰后垫枕挺胸斜靠时，部的负荷要比直立时大。如果腰后垫枕挺胸斜靠时，腰部受力可显著减轻。仰卧位时腰椎间盘受力最小。腰部受力可显著减轻。仰卧位时腰椎间盘受力最小。49 上肢举重或提重物时，腰椎的负荷显著增加，上肢举重或提重物时，腰椎的负荷
35、显著增加，物体的重心与脊柱运动中心的距离；脊柱的弯物体的重心与脊柱运动中心的距离；脊柱的弯曲和旋转的程度；负重物体的性质、大小、形态、曲和旋转的程度；负重物体的性质、大小、形态、重量和密度。重量和密度。50 肌腱和韧带都是粘弹性组织，其应力肌腱和韧带都是粘弹性组织，其应力-应变曲应变曲线的形状取决于组织中胶原纤维和弹性纤维的比线的形状取决于组织中胶原纤维和弹性纤维的比例。例。（一）肌腱和韧带的应力（一）肌腱和韧带的应力-应变曲线应变曲线51 生物固体材料，如骨、肌腱和韧带等都生物固体材料，如骨、肌腱和韧带等都具有粘弹性材料的特性。粘弹性是引起能量具有粘弹性材料的特性。粘弹性是引起能量消耗的重要
36、原因。而且粘弹性材料的力学性消耗的重要原因。而且粘弹性材料的力学性质与温度、压力等外部环境的关系极为密切。质与温度、压力等外部环境的关系极为密切。（二）生物固体材料的力学特点（二）生物固体材料的力学特点52粘弹性材料的三个特点粘弹性材料的三个特点53 1.1.解剖位置解剖位置 2.2.锻炼和固定锻炼和固定 3.3.年龄年龄 4.4.激光和热治疗激光和热治疗（三）影响肌腱生物力学特性的因素（三）影响肌腱生物力学特性的因素54 1.1.温度、负荷加载速度的影响温度、负荷加载速度的影响 2.2.机械应力的影响机械应力的影响 3.3.年龄的影响年龄的影响（四）影响韧带生物力学特性的因素（四）影响韧带生物力学特性的因素551.1.运动中内力和外力如何区分？内力和外有运动中内力和外力如何区分？内力和外有何关系？何关系？2.2.如何应用牛顿运动定律指导人体运动？如何应用牛顿运动定律指导人体运动？3.3.影响人体平衡的因素有哪些？影响人体平衡的因素有哪些？4.4.与一般物体相比人体平衡有什么特点？与一般物体相比人体平衡有什么特点？5.5.影响骨力学性能的因素有哪些？影响骨力学性能的因素有哪些？6.6.影响肌腱生物力学特性的因素有哪些？影响肌腱生物力学特性的因素有哪些？复复 习习 思思 考考 题题
