醫(yī)用材料生物學基礎－蔡偉第二章醫(yī)用植入材料生物環(huán)境-四人體骨骼系統(tǒng)與骨組織生物力學五免疫系統(tǒng)與免疫細胞課件

工業(yè)大學二OO六醫(yī)用材料生物學基礎第二章生物環(huán)境1四、骨骼與骨組織生物力學第二章醫(yī)用植入材料生物環(huán)境一、生命體系結構、人體組織與器官二、細胞結構與功能三、人體血液與組織液系統(tǒng)四、人體骨骼系統(tǒng)與骨組織生物力學五、人體免疫系統(tǒng)與免疫細胞第二章生物環(huán)境2四、骨骼與骨組織生物力學四、人體骨骼系統(tǒng)與骨組織生物力學骨的形態(tài)、結構與性質

骨的形態(tài)骨的構造:骨膜/骨質/骨髓

骨的顯微結構骨的化學成分與物理性質骨骼及其力學性質

骨折修復期關節(jié)的結構第二章生物環(huán)境3四、骨骼與骨組織生物力學骨的形態(tài)成人全身骨約占體重的20％，206塊。形態(tài)多樣，分為四類：

扁骨：呈板狀，富有較大的彈性和堅固性，圍成空腔對腔內器官起保護作用，如頂骨、枕骨等；不規(guī)則骨：形狀不規(guī)則，如椎骨、蝶骨。第二章生物環(huán)境5四、骨骼與骨組織生物力學胸骨劍突骶骨髖骨尾骨股骨腓骨顱骨頸椎肩胛骨胸骨胸椎肱骨腰椎腕骨掌骨指骨尺骨橈骨髕骨脛骨跗骨趾骨骨跟骨腓骨股骨尾骨肋骨第二章生物環(huán)境6四、骨骼與骨組織生物力學骨的構造:骨膜/骨質/骨髓

骨膜：緊貼在除關節(jié)面以外的骨表面的一層致密纖維結締組織膜，很堅韌，分為內外兩層。內層中有一些細胞可分化為成骨細胞和破骨細胞。骨膜內含有豐富的血管和神經，對骨起營養(yǎng)作用。骨由骨膜、骨質和骨髓構成，有豐富的血管和神經。活體內的每一塊骨都是一個活的器官。第二章生物環(huán)境7四、骨骼與骨組織生物力學骨的構造:骨膜/骨質/骨髓

骨質：分骨密質和骨松質兩類。骨密質：在骨的表面，由層層緊密排列的骨板構成，結構致密堅硬，抗壓、抗扭曲力強。

第二章生物環(huán)境9四、骨骼與骨組織生物力學骨的構造:骨膜/骨質/骨髓骨松質：骨松質在骨密質的內面，結構疏松，彈性較大，由許多片狀的骨小梁交織排列而成。呈蜂窩狀，骨小梁與壓力的傳遞方向一致，能承受很大的壓力。第二章生物環(huán)境10四、骨骼與骨組織生物力學骨的構造:骨膜/骨質/骨髓骨密質和骨松質的分布：

長骨骨干：有很厚的骨密質，骨干中央為骨髓腔。

長骨骨骺及短骨：表面有一層薄的骨密質，中央為骨松質。

扁骨：內外表面都是骨密質形成的骨板，中央為骨松質Macroscopicstructure第二章生物環(huán)境11四、骨骼與骨組織生物力學的顯微結構

作用：骨組織與軟骨組織均屬于具有支持和保護作用的結締組織。骨質、骨膜（血管、神經）、骨髓骨組織骨細胞：多突起，位于骨陷窩內，埋藏在固體狀態(tài)基質中．基質：基質和纖維排列成緊密的骨板。具有一定的形狀和強大的堅韌性和彈性。軟骨組織骨組織透明軟骨、彈力軟骨和纖維軟骨骨第二章生物環(huán)境13四、骨骼與骨組織生物力學Microscopicstructureofbone中央管第二章生物環(huán)境14四、骨骼與骨組織生物力學骨的化學成分與物理性質無機物堿性磷酸鈣為主的無機鹽類、碳酸鈣等。作用：使骨挺硬堅實。有機物大量排列規(guī)則的骨膠原纖維束和粘多糖蛋白作用：作為骨支架，賦予骨彈性和韌性，

使骨具有基本形態(tài)。骨的可塑性：在生長、發(fā)育過程中，由于各種條件的影響使得骨的形態(tài)有所改變。骨的粘彈性：在外力作用下，骨產生的形變與時間相關。第二章生物環(huán)境15四、骨骼與骨組織生物力學骨骼及其力學性質骨骼：是人體的支架，運動的支撐。力學性質：

極限強度：

抗張強度

抗壓強度

彎曲強度

剛度：

彈性模量：

韌性：應力－應變曲線：在此施加壓力在此拉伸體重的著力點人體股骨的應力分布第二章生物環(huán)境17四、骨骼與骨組織生物力學PropertiesofCorticalvs.CancellousBoneSTRESSStiffer,withstandsgreaterstressCORTICAL皮質骨

骨松質CANCELLOUSGreaterArea:AbsorbsmoreEnergyPhysiologicalRegion第二章生物環(huán)境18四、骨骼與骨組織生物力學骨骼及其力學性質成人濕潤密質骨試件的拉伸應力——應變曲線（σ－ε圖）σ=117Mpaε橈骨腓骨肱骨σ=117Mpaε=1.5%線彈性第二章生物環(huán)境19四、骨骼與骨組織生物力學骨骼及其力學性質第二章生物環(huán)境21四、骨骼與骨組織生物力學骨Meserer（1880）Yamada（1970）整骨數(shù)彎曲強度Mpa試件數(shù)彎曲強度Mpa肱骨7男143.615－201958女138.2橈骨

15－20221尺骨

15－20221股骨7男178.015－201776女157.3脛骨7男165.715－202096女162.8腓骨

15－20221新鮮成人密質骨彎曲強度均值第二章生物環(huán)境22四、骨骼與骨組織生物力學Load-DeformationcurvesofseveralmaterialsLOADSTEEP

=

STIFF第二章生物環(huán)境23四、骨骼與骨組織生物力學骨折修復期血腫的形成與急性炎癥期：第二章生物環(huán)境25四、骨骼與骨組織生物力學骨折修復期1、血腫的形成：血腫軟組織損傷、血管破裂骨折巨噬細胞、血小板、血細胞生化反應毛細血管通透性纖維蛋白原不溶纖維蛋白素凝血因子：凝血酶、血小板、鈣纖維網(wǎng)架纖維細胞膠原、骨基質骨折處肉芽組織入侵細胞、毛細血管增生使血塊吸收，形成收集入侵細胞第二章生物環(huán)境26四、骨骼與骨組織生物力學關節(jié)的基本結構：關節(jié)面、關節(jié)囊、關節(jié)腔第二章生物環(huán)境29四、骨骼與骨組織生物力學關節(jié)的基本結構articularcartilage:關節(jié)軟骨減少骨面間的摩擦并緩沖撞擊，增加關節(jié)的靈活性。Meniscus：半月板增加關節(jié)的彈性，減少骨面的沖擊和振蕩，使兩骨關節(jié)面互相適應，有利于關節(jié)運動。關節(jié)囊：纖維層：與骨膜相續(xù)，增厚則形成韌帶。

滑膜層：薄而光滑，襯于纖維層內面，附著于關節(jié)軟骨的邊緣，含有豐富的血管和淋巴管，分泌少量滑液，潤滑關節(jié)面和關節(jié)軟骨，同時具有吸收作用。第二章生物環(huán)境30四、骨骼與骨組織生物力學第二章醫(yī)用植入材料生物環(huán)境一、生命體系結構、人體組織與器官二、細胞結構與功能三、人體血液與組織液系統(tǒng)四、人體骨骼系統(tǒng)與骨組織生物力學五、人體免疫系統(tǒng)與免疫細胞第二章生物環(huán)境31四、骨骼與骨組織生物力學五、人體免疫系統(tǒng)與免疫細胞免疫人體免疫系統(tǒng)淋巴細胞吞噬細胞第二章生物環(huán)境32四、骨骼與骨組織生物力學人體免疫系統(tǒng)——免疫

immunity：免疫一詞來源于拉丁文，原意指古代羅馬元老院的元老們在職期間可以免除各種公民的義務和法律起訴。歷史上免疫是指機體不得疾病，尤其是不得傳染性疾病。實際上，針對傳染性疾病的防御機制也參與機體對非感染性外源物質的應答，即對外源性物質的反應。這些防御機制保護機體不受傳染，清除引起組織損傷和疾病的外源性物質。免疫：機體對入侵異物的識別、排除和消滅的過程。第二章生物環(huán)境33四、骨骼與骨組織生物力學人體免疫系統(tǒng)1、非特異性免疫（先天免疫）：對許多病原微生物具有防御作用，不需要依賴任何一種特殊微生物刺激的影響。

皮膚、粘膜阻止病原微生物入侵的屏障作用；

表面分泌物的殺菌作用；

吞噬細胞的吞噬作用等。

免疫

immunity：第二章生物環(huán)境34四、骨骼與骨組織生物力學人體免疫系統(tǒng)2、特異性免疫（適應性免疫、獲得性免疫）

免疫

immunity機體通過隱性感染、傳染病或預防接種等方式，使病原微生物與免疫細胞接觸后，所獲得的防御機能，僅針對某一特定的病原微生物（特異抗原）發(fā)揮作用。種牛痘、打預防針。第二章生物環(huán)境35四、骨骼與骨組織生物力學人體免疫系統(tǒng)——免疫系統(tǒng)

由淋巴器官和淋巴組織組成，在功能上，由各種免疫細胞協(xié)同作用完成。淋巴器官中樞淋巴器官：脊髓、胸腺外周淋巴器官：淋巴結、脾、扁桃體第二章生物環(huán)境36四、骨骼與骨組織生物力學中樞淋巴器官：脊髓（B細胞）、胸腺（T細胞）

執(zhí)行生成免疫細胞的功能，多功能造血干細胞在此發(fā)育成為B和T淋巴細胞。外周淋巴器官：淋巴結、脾、扁桃體等

成熟免疫細胞在此執(zhí)行應答功能，隨血流轉移到此的淋巴細胞與某種抗原接觸后，分化、增殖成為具有免疫功能的細胞。第二章生物環(huán)境37四、骨骼與骨組織生物力學返回淋巴器官第二章生物環(huán)境38四、骨骼與骨組織生物力學淋巴細胞胸腺依賴淋巴細胞：T細胞（記憶、效應T細胞）脊髓依賴淋巴細胞：B細胞殺傷性淋巴細胞：K細胞

存在于血液和脾中，數(shù)量很少，約占血中淋巴細胞的5－7％，通過抗體的特異性有目的地殺死靶細胞。自然殺傷性淋巴細胞：NK