關(guān)節(jié)軟骨、膠原組織及生物力學(xué)

鹽城衛(wèi)院康復(fù)醫(yī)學(xué)教研室(RehbDeptYanchongHealthVocationalandTechnicalcollege)第一章基礎(chǔ)知識

2內(nèi)容提要

第一節(jié)運動中的生物力學(xué)問題作用于人體的力骨組織的生物力學(xué)關(guān)節(jié)軟骨的生物力學(xué)膠原組織的生物力學(xué)關(guān)節(jié)的生物力學(xué)肌肉的生物力學(xué)人體運動的杠桿原理

3三、關(guān)節(jié)軟骨的生物力學(xué)關(guān)節(jié)是骨骼系統(tǒng)中相鄰骨間的功能性聯(lián)接。關(guān)節(jié)軟骨是一種具有各向異性、非均勻性、粘彈性及充滿液體的可滲透物質(zhì)。在滑液關(guān)節(jié)或自由活動關(guān)節(jié)中，關(guān)節(jié)的骨端為一層1~5mm厚的致密白色結(jié)締組織——關(guān)節(jié)軟骨所覆蓋。

4在生理學(xué)上，關(guān)節(jié)軟骨實際上是一種孤立的組織，沒有單獨的血液和淋巴供應(yīng)。它主要依賴軟骨下骨組織提供軟骨下部近1/3的血供，其余依賴滑膜周圍毛細血管的滲入。關(guān)節(jié)軟骨主要功能是：把施加于關(guān)節(jié)上的載荷擴散到較大的區(qū)域，以減少接觸應(yīng)力；使對應(yīng)的關(guān)節(jié)面以最小的摩擦和磨損進行相對運動。三、關(guān)節(jié)軟骨的生物力學(xué)

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軟骨的成分關(guān)節(jié)軟骨的固體基質(zhì)大約占組織濕重的20％~40%，是由膠原纖維（60%）、與水親和力很強的原纖維間糖蛋白凝膠（40%）以及軟骨細胞（少于2%）所組成。剩下的重量為水分，占60%~80%，大部分水分在承載時可被擠出。

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軟骨的成分

7膠原：膠原是體內(nèi)最豐富的蛋白。具有高級的結(jié)構(gòu)組織，可形成最佳的力學(xué)性能。膠原的基本生物單位是一種多肽鏈的三鍵螺旋,稱為原膠原。糖蛋白凝膠：軟骨的另一主要結(jié)構(gòu)成分是高含水量凝膠，此種凝膠由分布不均勻的糖蛋白大分子及其聚合物組成。軟骨各成分間結(jié)構(gòu)上的相互作用：糖蛋白有很強的親水性，在水中的溶解度很高。1

軟骨的成分

8關(guān)節(jié)軟骨的生物學(xué)性質(zhì)1滲透性：滲透性越低，承載時液體流動阻力越大2關(guān)節(jié)軟骨的蠕變(creep)反應(yīng)3潤滑：兩種基本的潤滑類型：界面潤滑和液膜潤滑。

93.軟骨變性的生物力學(xué)關(guān)節(jié)軟骨破壞的進程與下述各點有關(guān)：承受的應(yīng)力值；承受應(yīng)力峰值的總數(shù)；膠原-糖蛋白基質(zhì)的分子和顯微結(jié)構(gòu)。

10膠原組織主要由三種類型的纖維組成：膠原纖維、彈性纖維和網(wǎng)狀纖維。膠原纖維主要為組織提供強度和剛度，彈性纖維在組織受載時提供延展性，而網(wǎng)狀纖維提供容積。

四、膠原組織的生物力學(xué)

11膠原組織的力學(xué)特性在載荷下，膠原組織的特性受三種主要因素影響：纖維的結(jié)構(gòu)；膠原纖維和彈性纖維的特性；膠原纖維和彈性纖維之間的比例。四、膠原組織的生物力學(xué)

12（1）纖維的結(jié)構(gòu)：肌腱、韌帶、皮膚中三種膠原的結(jié)構(gòu)不同，并與每種結(jié)構(gòu)的功能相適應(yīng)。肌腱纖維幾乎完全平行排列韌帶纖維，隨韌帶的功能而異。皮膚纖維呈網(wǎng)狀，在各個方向上具有延展性。四、膠原組織的生物力學(xué)

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（2）膠原纖維和彈性纖維的特性：膠原組織的主要成分是膠原纖維和彈性纖維，二者一起構(gòu)成該組織的90%左右。四、膠原組織的生物力學(xué)

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（3）膠原纖維和彈性纖維的比例：膠原組織中彈性纖維和膠原纖維之間的比例隨該組織功能的不同而不同，并影響組織的力學(xué)性能。四、膠原組織的生物力學(xué)

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2.骨-韌帶-骨復(fù)合體必須把韌帶的結(jié)構(gòu)考慮為骨-韌帶-骨復(fù)合體的一個環(huán)節(jié)。四、膠原組織的生物力學(xué)

163.各載荷下骨-韌帶-骨復(fù)合體的性能載荷速度和持續(xù)時間對骨-韌帶-骨復(fù)合體的影響。恒定載荷效應(yīng)關(guān)節(jié)在長時間內(nèi)承受恒定的低載荷時，軟組織發(fā)生緩慢變形即蠕變。加載荷速度的影響在慢速和快速下做拉伸破壞試驗，韌帶的骨性止點是最弱的部分(慢)；（快）最弱的部分是韌帶。

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肌腱肌腱裝置有兩種類型：有鞘肌腱和無鞘肌腱。

18肌肉-肌腱-骨復(fù)合體：有兩個因素決定肌腱的強度：肌腱的粗細形狀以及加載荷速度?；顒訒r，有兩個主要因素影響肌腱承受應(yīng)力值：與肌腱連結(jié)的肌肉收縮量；肌腱的直徑與肌肉直徑的比值。

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肌腱

19手術(shù)修復(fù)后屈肌腱的愈合：手術(shù)修復(fù)的主要目的是恢復(fù)肌腱斷端的連結(jié)和肌腱的正常滑動功能。人手術(shù)后必須制動3周左右，以防止修復(fù)的肌腱再斷裂。但制動3周以上，常引起肌腱、腱鞘和周圍軟組織的粘連。

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肌腱

20韌帶與運動療法對外傷所致韌帶損傷要進行RICE處理。Rest，Ice，Compression，Elevation。急性期后須用溫?zé)岑煼p輕疼痛，并運動。運動療法的手技根據(jù)肌、腱、韌帶等不同而不同。

21 五、關(guān)節(jié)的生物力學(xué)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)面及關(guān)節(jié)軟骨—基本結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)囊關(guān)節(jié)腔韌帶關(guān)節(jié)內(nèi)軟骨—輔助結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)唇滑膜囊滑膜襞

221.關(guān)節(jié)的分型按關(guān)節(jié)面的形態(tài)、運動軸數(shù)分類如下：

屈戍關(guān)節(jié)（滑車關(guān)節(jié)）(指間)單軸關(guān)節(jié)車軸關(guān)節(jié)（橈尺關(guān)節(jié)）橢圓關(guān)節(jié)（橈腕）雙軸關(guān)節(jié)單關(guān)節(jié)鞍狀關(guān)節(jié)（拇指鞍狀關(guān)節(jié)）球窩關(guān)節(jié)（肩關(guān)節(jié)）復(fù)關(guān)節(jié)多軸關(guān)節(jié)杵臼關(guān)節(jié)（髖）平面關(guān)節(jié)（肩鎖）聯(lián)合關(guān)節(jié)

23關(guān)節(jié)的基本功能關(guān)節(jié)的基本功能是傳遞人體運動的力和保證身體各部分間的靈活運動人體關(guān)節(jié)最奇妙之處在于它是一個集自如的快速和慢速運動,承受高載荷和低載荷于一體,可正常運行數(shù)十年的既靈活又穩(wěn)固的結(jié)構(gòu).

242.關(guān)節(jié)的活動度和穩(wěn)定性關(guān)節(jié)的功能取決于其活動度和穩(wěn)定性影響關(guān)節(jié)活動度和穩(wěn)定性的因素有：構(gòu)成關(guān)節(jié)兩個關(guān)節(jié)面的弧度之差。關(guān)節(jié)囊的厚薄與松緊度。關(guān)節(jié)韌帶的強弱與多少。關(guān)節(jié)周圍肌群的強弱與伸展性。

25構(gòu)成關(guān)節(jié)兩個關(guān)節(jié)面的弧度之差

26關(guān)節(jié)囊的厚薄與松緊度關(guān)節(jié)韌帶的強弱與多少

27關(guān)節(jié)周圍肌群強弱與伸展性

283.開鏈和閉鏈人們通常將一側(cè)上下肢視為一條長鏈，每個關(guān)節(jié)均為鏈扣。如遠端游離即為開鏈，此時可任意活動某一單獨關(guān)節(jié)或同時活動若干關(guān)節(jié)。反之，遠端閉合，如接觸地面、墻面或桌面，或兩手相握，即可稱之為閉鏈。

29思考題試述杠桿原理在康復(fù)治療學(xué)中的作用。何謂骨的載荷和骨的應(yīng)力？骨應(yīng)力常有哪幾種？對骨有何生理意義？簡述機械力對骨的影響。

30參考書目《人體運動學(xué)》作者:戴紅主編出版社：人民衛(wèi)生出版社《運動生物力學(xué)》(高等學(xué)校教材)作者:趙煥彬李建設(shè)出版社：高等教育出版社《運動生物力學(xué)(第二版)》《運動生物力學(xué)》編寫組