康复医学

第三节人体生物力学

人体生物力学是利用力学的原理与方法研究人体各组织器官的机械运动规律的学科，由力学、生物学、生理学等学科构成，主要研究人体骨、软骨、韧带、半月板、肌腱等组织的力、力矩以及组织运动和变形之间的关系。

一、骨骼的生物力学

(一)骨的生物力学特性

骨的作用是保护内脏器官，并提供动力支持，因此骨具有相应的力学性能。

1.骨的承载能力衡量骨承载能力的指标主要有骨的强度(即骨在承载负荷的情况下抵抗破坏的能力)、刚度(骨在外力作用下抵抗变形的能力)及稳定性(骨保持原有平衡形态的能力)。

2.骨的载荷及变形载荷即为外力。人体在运动或劳动时，骨要承受不同方式的载荷，如拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转、复合等。一般而言，骨承受压力负荷的能力最大，其次是拉力、剪切力和扭转力。骨骼在承受不同载荷时会发生不同程度的变形。载荷过大会引起严重变形，甚至是骨断裂。决定骨断裂抵抗力和变形特征的主要因素是骨所承受力的大小、力的方向和力的作用点，以及组成骨组织的材料特性等。

(二)骨的功能适应性

1.骨形态结构的功能适应性骨结构不仅与其载荷有关，而且还能适应载荷变化，并遵循Wolff定律改变自身结构。每块骨的潜在大小、形状是由基因所决定的，但在骨发育的某些关键时刻，决定骨骼精细形状的则是运动和机械力学的作用，如果缺乏这种作用，可导致骨骼畸形的发生。长期、系统、科学地运动训练对骨的形态结构可产生良好的影响，表现为骨形态学的适应性变化，如频繁的肌活动，可使骨径增粗、骨面肌附着处凸出明显等。

2.骨组织结构的功能适应性骨组织为了适应各种应力的需要，不仅在形态结构上做了最佳搭配，而且对自身的组织结构也进行了优化组合。体内骨组织的形成、发育方式与其所受的应力有关，应力大的部位骨组织密度大，应力小的部位骨密度小。

(三)应力对骨生长的作用