無機生物材料學(xué)第三章

無機生物材料學(xué)第三章骨得分類成人骨共206塊,按存在部位可分為顱骨、軀干骨和四肢骨。按骨得形態(tài)可分為長骨、

短骨、扁骨、不規(guī)則骨。骨得形態(tài)長骨:主要分布于四肢,起支持和杠桿作用;長骨中間部為骨干,呈長管狀,骨干內(nèi)空腔為骨髓腔,兩端膨大,為骺(hou)。如肱(gong)骨。短骨:形似立方形,多分布于既能承受壓力又能活動得部位,如手得腕骨和足得跗(fu)骨;

骨得形態(tài)扁骨:呈板狀,富有較大得彈性和堅固性,圍成空腔對腔內(nèi)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。

第一節(jié)骨得成分有機質(zhì)膠原纖維、無定形基質(zhì)四種骨組織細胞:骨祖細胞成骨細胞骨細胞破骨細胞無機鹽---主要就是羥基磷灰石水骨得成分無機物堿性磷酸鈣為主得無機鹽類、碳酸鈣等。作用:使骨挺硬堅實。有機物大量排列規(guī)則得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)。第二節(jié)骨得基本結(jié)構(gòu)骨得基本結(jié)構(gòu)包括:骨膜、骨質(zhì)和骨髓。骨得基本結(jié)構(gòu)(骨膜)骨膜就是一層堅韌得結(jié)締組織膜,覆蓋在骨得表面;內(nèi)含豐富得

血管、神經(jīng)和成骨細

胞,對骨營養(yǎng)、再生、

和感覺有重要作用。10大家應(yīng)該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流骨膜

骨膜內(nèi)得成骨細胞在生長發(fā)育期能形成新骨,使骨長粗。成年以后則處于相對靜止?fàn)顟B(tài),但在骨折時,成骨細胞可再增生活動,促進骨得愈合。骨膜內(nèi)得破骨細胞能破壞骨質(zhì)。成骨細胞與破骨細胞對骨得發(fā)生、生長改造、修復(fù)起著重要作用。骨質(zhì)分骨密質(zhì)和骨松質(zhì)兩類。骨密質(zhì):在骨得表面,由層層緊密排列得骨板構(gòu)成,結(jié)構(gòu)致密堅硬,抗壓、抗扭曲力強。

骨松質(zhì)骨松質(zhì):骨松質(zhì)在骨密質(zhì)得內(nèi)面,結(jié)構(gòu)疏松,彈性較大,由許多片狀得骨小梁交織排列而成。呈蜂窩狀,骨小梁與壓力得傳遞方向一致,能承受很大得壓力。

骨密質(zhì)和骨松質(zhì)得分布

長骨骨干:有很厚得骨密質(zhì),骨干中央為骨髓腔。長骨骨骺及短骨:表面有一層薄得骨密質(zhì),中央為骨松質(zhì)。扁骨:內(nèi)外表面都就是骨密質(zhì)形成得骨板,中央為骨松質(zhì)骨髓在胎兒和幼兒時期全部都就是紅骨髓,具有造血功能。隨著年齡得增長(約5—7歲),骨髓腔中得紅骨髓逐漸被脂肪組織所代替,顏色變黃稱為黃骨髓,失去造血功能。但當(dāng)大失血或嚴重貧血時,黃骨髓可再轉(zhuǎn)變?yōu)榧t骨髓,恢復(fù)造血功能。在骨骺、短骨及扁骨得骨松質(zhì)內(nèi)得紅骨髓終生保持造血功能。充填于骨髓腔和骨松質(zhì)得網(wǎng)眼內(nèi)。骨得顯微結(jié)構(gòu)作用:骨組織與軟骨組織均屬于具有支持和保護作用得結(jié)締組織。骨質(zhì)、骨膜(血管、神經(jīng))、骨髓骨組織骨細胞:多突起,位于骨陷窩內(nèi),埋藏在固體狀態(tài)基質(zhì)中、基質(zhì):基質(zhì)和纖維排列成緊密得骨板。具有一定得形狀和強大得堅韌性和彈性。軟骨組織骨組織透明軟骨、彈力軟骨和纖維軟骨骨得顯微結(jié)構(gòu)第三節(jié)骨得力學(xué)特性具有很高得抗拉、壓性能有一定得硬度從骨得結(jié)構(gòu)而言,經(jīng)過生物優(yōu)化過程,具有最優(yōu)得力學(xué)性能,既優(yōu)化為最大得強度、最省得材料、最輕得重量。骨得可塑性:在生長、發(fā)育過程中,由于各種條件得影響使得骨得形態(tài)有所改變。骨得粘彈性:在外力作用下,骨產(chǎn)生得形變與時間相關(guān)。骨骼及其力學(xué)性質(zhì)(極限壓縮強度和壓縮率)股骨切向顱骨徑向顱骨椎骨骨試件壓縮應(yīng)力——應(yīng)變曲線(σ－ε圖)骨力學(xué)特性得基本概念力學(xué)性質(zhì):

(極限)強度:抵抗破壞得能力

抗張強度

抗壓強度

彎曲強度剛度:抵抗變形得能力穩(wěn)定性:保持相對位置得能力彈性模量:韌性:應(yīng)力－應(yīng)變曲線:骨得材料力學(xué)性能特點有生命非均勻、各向異性得復(fù)合材料接近于工程材料,用工程學(xué)方法分析骨得力學(xué)性能骨材料力學(xué)試樣得選取單質(zhì)試樣選取單一種類得骨質(zhì)材料最為試樣(如只選取密致骨)多質(zhì)試樣多針對扁骨這樣得結(jié)構(gòu)整體骨骼試樣骨得材料力學(xué)性能拉伸壓縮剪切彎曲扭轉(zhuǎn)骨得疲勞性能骨得斷裂韌性骨得拉伸和壓縮成人濕潤密質(zhì)骨試件得拉伸應(yīng)力——應(yīng)變曲線(σ－ε圖)橈骨腓骨肱骨σ=117Mpaε=1、5%線彈性年齡、部位、性別同一骨得不同方向得試樣濕骨和干骨加載速度σεσε骨得剪切受一對大小相等、方向相反,相距很近得力得作用。影響因素:干骨濕骨、性別、年齡等各向異性骨得彎曲骨在與軸垂直方向上受力會產(chǎn)生彎曲變形,骨在彎曲時受到有拉應(yīng)力、壓應(yīng)力以及剪應(yīng)力,情況較為復(fù)雜。長骨---簡化為等厚度得橢圓環(huán)形截面得直桿。骨得扭轉(zhuǎn)實驗表明,骨得抗扭能力較差密致骨受壓能力最好、受拉性能其次、受剪性能最差。松質(zhì)骨各項強度均小得多骨得疲勞性能運動過程骨反復(fù)受力,當(dāng)作用超過某一限度,骨組織會發(fā)生損傷——疲勞損傷自行修復(fù)能力過度疲勞——永久損傷骨受沖擊性能影響因素沖擊載荷大小沖擊載荷作用時間(能量)骨得結(jié)構(gòu)骨得斷裂韌性斷裂韌性——某種材料阻止裂紋擴展得能力,描述材料抵抗脆性破壞得能力。骨上存在孔洞、缺陷、裂隙等,降低了骨得斷裂韌性。第四節(jié)軟骨軟骨由軟骨組織及其周圍得軟骨膜構(gòu)成,軟骨組織由軟骨細胞、基質(zhì)及纖維構(gòu)成。根據(jù)軟骨組織內(nèi)所含纖維成分得不同,可將軟骨分為透明軟骨、彈性軟骨和纖維軟骨三種,其中以透明軟骨得分布較廣,結(jié)構(gòu)也較典型。軟骨就是具有某種程度硬度和彈性得支持器管。

一、透明軟骨(HyalineCartilage)透明軟骨間質(zhì)內(nèi)僅含少量膠原原纖維,基質(zhì)較豐富,新鮮時呈半透明狀。主要分布于關(guān)節(jié)軟骨、肋軟骨等。二、纖維軟骨(FibrousCartilage):纖維軟骨分布于椎間盤、關(guān)節(jié)盤及恥骨聯(lián)合等處?；|(zhì)內(nèi)富含膠原纖維束,呈平行或交錯排列。軟骨細胞較小而少,成行排列于膠原纖維束之間。

三、彈性軟骨(ElasticCartilage)彈性軟骨分布于耳廓及會厭等處。結(jié)構(gòu)類似透明軟骨,僅在間質(zhì)中含有大量交織成網(wǎng)得彈性纖維,纖維在軟骨中部較密集,周邊部較稀少。這種軟骨具有良好得彈性。四、軟骨膜(Perichondrium)除關(guān)節(jié)面得軟骨表面以外,軟骨得周圍均覆有一層較致密得結(jié)締組織,即軟骨膜。其外層纖維較致密,主要為保護作用;內(nèi)層較疏松,富含細胞、神經(jīng)及一些小血管。在緊貼軟骨處得軟骨膜內(nèi)還有一種能形成骨或軟骨得幼稚細胞(干細胞),呈梭形,可增殖分化為軟骨細胞。軟骨膜能保護及營養(yǎng)軟骨,同時對軟骨得生長有重要作用。關(guān)節(jié)軟骨關(guān)節(jié)軟骨主要得功能就是緩解壓力得作用,在壓力作用下,軟骨被壓縮,解除壓力,又可伸展,可以保護軟骨下得骨骼不受破壞,或者僅發(fā)生輕微得損傷。除此之外,關(guān)節(jié)軟骨還有潤滑作用,使骨端滑動。由于彈性作用,可迅速恢復(fù)原狀,因此關(guān)節(jié)軟骨得形狀改變而體積不變。在青年人,這種彈性作用較強,緩沖效果亦佳。然而老年人其纖維變性,彈性減弱,關(guān)節(jié)軟骨得延伸能力也減弱,且恢復(fù)原狀得能力也變得不如青年人,再加上老年人關(guān)節(jié)液減少,使關(guān)節(jié)軟骨變得干燥,因此老年人得關(guān)節(jié)軟骨易受損傷,經(jīng)常發(fā)生退行性骨關(guān)節(jié)病。第五節(jié)骨得連接直接連接韌帶連接軟骨結(jié)合骨結(jié)合間接連接關(guān)節(jié)韌帶連接

兩骨之間靠結(jié)締組織直接連結(jié)得叫韌帶連接。韌帶多呈膜狀、扁帶狀或束狀,由致密結(jié)締組織構(gòu)成。肉眼觀呈白色,有光澤,附著于骨得地方與骨膜編織在一起,很難剝除,有得韌帶由彈性結(jié)締組織構(gòu)成,肉眼觀呈淡黃色,叫做黃韌帶(如項韌帶)。一般得韌帶連接允許兩骨間有極微得動度。但有些骨與骨之間,兩直線緣相對或互以齒狀緣相嵌,中間有少量結(jié)締組織纖維穿入兩側(cè)得骨質(zhì)中,使連結(jié)極為緊密,叫做縫,如顱骨得冠狀縫和人字縫。軟骨結(jié)合相鄰兩骨之間以軟骨相連接叫軟骨結(jié)合。軟骨組織屬結(jié)締組織得一種,呈固態(tài)有彈性,由大量得軟骨細胞和間質(zhì)構(gòu)成,由于間質(zhì)得成分不同,又有透明軟骨、纖維軟骨和彈力軟骨得區(qū)分。第一助骨連于胸骨得軟骨屬透明軟骨,而相鄰椎骨椎體之間得椎間盤則由纖維軟骨構(gòu)成。由于軟骨具有一定彈性,所以能做輕微得活動。有得軟骨結(jié)合保持終生,而大部分軟骨結(jié)合在發(fā)育過程中骨化變?yōu)楣墙Y(jié)合。骨結(jié)合由軟骨結(jié)合經(jīng)骨化演變而成,完全不能活動,如五塊骶椎以骨結(jié)合融為一塊骶骨。關(guān)節(jié)盡管人體得關(guān)節(jié)有多種多樣,但其基本結(jié)構(gòu)不外有關(guān)節(jié)面、關(guān)節(jié)囊和關(guān)節(jié)腔。

1、關(guān)節(jié)面:各骨相互接觸處得光滑面叫關(guān)節(jié)面。關(guān)節(jié)面為一層軟骨覆蓋稱關(guān)節(jié)軟骨。

2、關(guān)節(jié)囊:由結(jié)締組織組成,她附著于關(guān)節(jié)面周圍得骨面上?？煞譃閮?nèi)外兩層,外層為纖維層,由致密結(jié)締組織構(gòu)成;內(nèi)層為滑膜層,由薄層疏松結(jié)締組織構(gòu)成,可分泌滑液,起到潤滑作用。

3、關(guān)節(jié)腔:就就是關(guān)節(jié)軟骨和關(guān)節(jié)囊間所密閉得腔隙。第六節(jié)骨得功能適應(yīng)性原理Wolf定律:活體骨按其所受應(yīng)力而改變成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及外部形態(tài)——重建(內(nèi)部重建、表面重建)第七節(jié)骨折不同受力形式下得骨折拉伸力壓縮力彎曲力扭轉(zhuǎn)力復(fù)合力外力作用性質(zhì)和骨折靜力沖擊力交變載荷骨折愈合得力學(xué)環(huán)境骨痂愈合過程直接骨愈合接觸愈合間隙愈合影響骨折愈合得力學(xué)環(huán)境不同受力形式下得骨折不同受力形式下得骨折拉伸力壓縮力常發(fā)生于脊柱,原因就是破壞性得壓縮力彎曲力骨折常先發(fā)生于張應(yīng)力一側(cè)扭轉(zhuǎn)力常見于長骨,骨折形狀表現(xiàn)為螺旋形復(fù)合力外力作用性質(zhì)和骨折外力作用性質(zhì)和骨折靜力沖擊力造成骨折得主要原因交變載荷骨折愈合得力學(xué)環(huán)境骨折愈合得力學(xué)環(huán)境骨痂愈合過程直接骨愈合