关节的生物力学

1、第三节第三节 关节生物力学关节生物力学例如：肩关节能负担整个上肢的重量（约为体重的1/20），若破坏了肩关节的关节囊，则不能负担。应力时间关节软骨破坏的情况，红箭示：正常的关节软骨面，绿箭示：增生肥厚的髌下脂肪囊，黄箭示：关节软骨大部分被坡坏，表面充满肥厚的炎症性血管翳，关节软骨的坏死呈海浪状。1、肩关节解剖：思考：什么是肩关节？什么是肩关节：广义：指肱骨、肩胛骨、锁骨及其附属结构组成的多种连接复合体。滑膜关节：盂肱、胸锁、肩锁关节等。骨-肌-骨连接：肩胛骨与胸壁的肌肉连接等。肩峰与肱骨大结节之间构成的“肩峰下关节”（又称第二肩关节），以及喙锁等关节。从运动的角度上看，肩关节是一个多结构的机能

2、复合体。狭义的肩关节是指盂肱关节。2、肩关节的运动形式：、前屈、后伸：前屈角度一般大于90，后伸45。、外展、内收：、上举、下降：、旋内、旋外：、水平屈、伸：3、构成：球窝关节，两关节面面积差很大；关节囊松弛；运动中的稳定性：主要靠三角肌和肩袖肌的作用维持：三角肌的作用：主要起悬吊作用；喙肱韧带限制过度旋内、外；盂肱韧带限制过度前屈和后伸。思考：肩关节外展时，其启动肌是哪块？（2）、盂肱关节的力学特征：、应力：盂肱关节运动时，肌拉力存在两种力效剪应力和正应力，其中剪应力在体育运动中会产生伤害作用，如脱臼。、“过肩运动”：指肘关节高于肩关节的运动。举例：投掷类运动：如标枪、棒球、铅球、扔手榴弹等

3、，会对肩关节产生应力，同时对肱骨产生高速的扭转载荷。比如：棒球运动。球重140克。肱骨远侧端产生逆时针运动，近侧端产生顺时针运动，从而对肱骨产生扭转负荷。思考：如何避免？、盂肱节律：指肱骨、肩胛骨的运动是联动的。在外展30以内，每外展15，肩胛骨上回旋5；在大于30时，每外展10，肩胛骨上回旋5。、肱二头肌长头腱腱鞘炎：指肱骨不过肩时，肱骨外展而肩胛骨不动，易发生大结节与肩峰之间的研磨，导致肱二头肌长头腱损伤。、上肢开放运动链的力学特征：肩部连接与支点作用；肩部载荷来源：上肢的自身重量；外界作用负荷。F=ma，有些运动如乒乓球、羽毛球，复合小，但产生的a大，那么对肩关节的负荷就大。4、锁骨的生

4、物学意义：锁骨的存在，产生对肩胛骨的支撑，使上肢远离身体中线。所以：锁骨对增加上肢灵活性的意义很大。当然，暴露了，也易损伤。如：肩着地，导致锁骨骨折。（二）、髋关节：1、髋关节解剖：2、运动：从髂股韧带（限后伸）、坐股韧带（限内收、旋内）、耻股韧带（限外展、旋外）来分析限制其某方向的运动。臀中肌的外展作用。前屈的动力来源为髂腰肌。提供肌力来源，单关节肌大于多关节肌3、髋关节结构性力学特性：、股骨颈：存在的意义：增加关节运动的幅度。特别是前屈和后伸。股骨颈连接股骨干和股骨头，形成两个角度。颈干角：颈与干的夹角。婴儿约为150，成人范围110-140，大多数人为125-135。股骨颈与股骨干长轴形

5、成一个夹角，叫颈干角，正常颈干角125135，平均127。正常的颈干角是保持髋关节正常功能的必要条件。颈干角140称为髋外翻。髋内翻和髋外翻都会干扰髋关节的力学环境，影响髋关节的功能。 前倾角：股骨颈的中轴线与股骨两髁中点间的连线形成一个角度，称之。成年人约为1215度。 、稳定性：肌肉的作用，如：臀中肌瘫痪，导致走路双支撑变单支撑，出现步态不稳，即：鸭步。、髋关节受力：（三）膝关节：1、膝关节的解剖：特点：头大，盂平浅，应该不稳定，但是由于一些辅助结构的存在，膝关节很少脱位。前方的髌韧带的力矩，肌拉力线的改变股四头肌拉力力的方向作用。外侧韧带不与关节囊相连，内侧韧带则相连。半月板的损伤：特别

6、是下肢处于半蹲旋转蹬伸的状态时。检测半月板损伤的实验：研磨实验。检测较差韧带损伤的实验：抽屉实验。2、运动：（1）、屈伸：130；（2）、旋内、旋外：屈膝90时，（椭圆关节变球窝关节），运动范围最大，旋内10，旋外40。思考：为什么？股骨髁的解剖特点：股骨髁的前后径大于左右径，其前部呈椭圆形后部呈球形，因此膝关节为椭圆关节和球窝关节。其前部的运动幅度较小，主要作用为承重；后部的运动幅度大，可以在膝关节屈90的情况下做旋内、外。股骨髁的外侧部分的长轴与矢状面一致，内侧部分的长轴与矢状面约呈22角。3、股胫外侧角与、股胫外侧角与Q角：角：股胫外侧角：指股骨干长轴与胫骨纵轴相交形成的角度称股胫外側角

7、，大约为174，即膝关节大约有6的外翻角。 Q角是股四头肌力线和髌韧带力线的夹角，即从髂前上嵴到髌骨中点的连线为股四头肌力线，髌骨中点至胫骨结节最高点连线为髌韧带力线，两线所形成的夹角为Q角，国人正常Q角在11-18。 4、受力与关节稳定：（四）、脊柱：1、脊柱的解剖：生理弯曲的意义：调节重心，减震，支撑脏器等。椎间盘的结构及功能：弯曲载荷。2、脊柱的运动：韧带、肌腱的生物力学韧带、肌腱的生物力学韧带和肌腱都由致密结缔组织构成，主要含有胶原纤维、弹性纤维及成纤维细胞。其形态是细胞成分少，纤维成分多，排列紧密。所不同的是人体肌腱和大多数韧带都是以胶原纤维为主，只有项韧带和黄韧带是以弹性纤维为主。胶原纤维-拉伸试验弹性纤维-拉伸试验膝关节前交叉韧带的载荷黄韧带拉伸试验韧带在刚性增加之前，伸长变形就已达韧带在刚性增加之前，伸长变形就已达50%，但在变形达到，但在变形达到50%之后，刚性迅速增加并使韧带突然破坏。之后，刚性迅速增加并使韧带突然破坏。思考：结合两种韧带的应力思考：结合两种韧带的应力-应变曲线试验结果，请大家阐述应变曲线试验结果，请大家阐述两者与功能的适应性。最好用例子解释。两者与功能的适应性。最好用例