肌腱和韌帶的生物力學(xué)

前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇肌腱和韌帶的生物力學(xué)范文，相信會(huì)為您的寫作帶來(lái)幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

肌腱和韌帶的生物力學(xué)范文第1篇

摘 要 文章通過(guò)分析膝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生物力學(xué)特征，結(jié)合籃球技術(shù)動(dòng)作特點(diǎn)，確定了膝關(guān)節(jié)各部位運(yùn)動(dòng)損傷的發(fā)生機(jī)制。并提出通過(guò)掌握運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征，對(duì)科學(xué)指導(dǎo)訓(xùn)練、提高運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平以及預(yù)防膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)損傷發(fā)生等具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞 膝關(guān)節(jié)生物力學(xué) 運(yùn)動(dòng)損傷 力量訓(xùn)練

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)根據(jù)人體的形態(tài)機(jī)能特點(diǎn)結(jié)合對(duì)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地器材的改進(jìn)，研究最合理、最有效的運(yùn)動(dòng)技術(shù)；通過(guò)改善訓(xùn)練手段增加運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的適應(yīng)性；通過(guò)研究運(yùn)動(dòng)損傷發(fā)生機(jī)制、改善不合理的運(yùn)動(dòng)技術(shù)，在訓(xùn)練中改善神經(jīng)肌肉系統(tǒng)功能和強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)器官承受能力，達(dá)到預(yù)防損傷的目的[1]。作者通過(guò)參閱大量文獻(xiàn)，闡述籃球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征，提出其指導(dǎo)膝關(guān)節(jié)科學(xué)訓(xùn)練和預(yù)防膝關(guān)節(jié)損傷依據(jù)。

一、膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)及生物力學(xué)特征

（一）膝關(guān)節(jié)是人體結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的關(guān)節(jié)，由兩個(gè)包在同一關(guān)節(jié)囊內(nèi)的關(guān)節(jié)組成，即股-髕關(guān)節(jié)為滑車關(guān)節(jié)和股-脛關(guān)節(jié)為橢圓形關(guān)節(jié)。膝關(guān)節(jié)周圍的肌肉、肌腱、前方髕韌帶、內(nèi)外側(cè)副韌帶、前后十字韌帶以及內(nèi)外側(cè)半月板共同維持膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性[2]。

（二）膝關(guān)節(jié)的側(cè)副韌帶位于關(guān)節(jié)囊的外面，有內(nèi)側(cè)副韌帶和外側(cè)副韌帶兩條，其主要作用是使膝關(guān)節(jié)不能產(chǎn)生內(nèi)收與外展運(yùn)動(dòng)，并且限制膝關(guān)節(jié)過(guò)度發(fā)生旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)。[這兩側(cè)韌帶在膝關(guān)節(jié)伸直時(shí)被拉緊起固定作用，此時(shí)小腿不能做內(nèi)旋及外旋動(dòng)作。當(dāng)屈膝時(shí)，這兩側(cè)韌帶松弛，小腿可做小幅度的內(nèi)、外旋動(dòng)作[3]。在籃球運(yùn)動(dòng)中膝關(guān)節(jié)屈曲，小腿突然內(nèi)收內(nèi)旋，或大腿突然外展外旋可能發(fā)生外側(cè)副韌帶損傷。常見持球突破，急停跳起投籃或跳起搶籃板等動(dòng)作。

（三）半月板由致密環(huán)狀纖維所組成，其中含少量軟骨組織，具有一定的彈性，它們的主要功能是使股骨與脛骨兩者的關(guān)節(jié)面更加吻合，增加膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，并且有緩沖股、脛骨之間沖擊力的作用[4]。

（四）膝關(guān)節(jié)囊內(nèi)共兩條十字韌帶，主要功能是限制脛骨過(guò)度前移或后移。膝關(guān)節(jié)處于半屈曲位突然完成旋轉(zhuǎn)及內(nèi)收、外展是重要的損傷機(jī)制，常合并內(nèi)側(cè)副韌帶或半月板損傷。

股四頭肌腱大部分止于髕骨上緣，一部分越過(guò)髕骨上緣止于髕骨表面，股四頭肌在膝屈30°時(shí)，4個(gè)頭的合力最大，加上這時(shí)髕股間的力矩最大[5]。

（五）膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性生物力學(xué)

膝關(guān)節(jié)是全身最大的負(fù)重關(guān)節(jié)，同時(shí)它又缺乏固有的內(nèi)在穩(wěn)定性，韌帶、關(guān)節(jié)囊和提供的靜力和動(dòng)力性穩(wěn)定作用起著特別重要作用[6]。

（六）籃球運(yùn)動(dòng)的基本技術(shù)動(dòng)作生物力學(xué)分析

膝關(guān)節(jié)主要功能是屈伸運(yùn)動(dòng)，在半屈或屈90°時(shí)有輕微的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；@球運(yùn)動(dòng)中的特點(diǎn)是膝關(guān)節(jié)于半蹲位滑步、進(jìn)攻、防守、制動(dòng)、踏跳與上籃、落地緩沖等。這些動(dòng)作都要求膝于半屈曲位屈伸與扭轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)快速變向、伸膝發(fā)力的要求。

二、膝關(guān)節(jié)力量訓(xùn)練

根據(jù)膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理，力求膝關(guān)節(jié)在運(yùn)動(dòng)中穩(wěn)定性和靈活性相統(tǒng)一，力量、速度和耐力相統(tǒng)一。所以對(duì)膝關(guān)節(jié)周圍肌肉韌帶的力量訓(xùn)練尤為重要。使膝關(guān)節(jié)適應(yīng)籃球運(yùn)動(dòng)技術(shù)特點(diǎn)的力學(xué)要求，同時(shí)保護(hù)關(guān)節(jié)避免損傷發(fā)生。通過(guò)對(duì)關(guān)節(jié)周圍肌肉力量訓(xùn)練經(jīng)過(guò)力的傳遞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化至肌腱、韌帶以及骨。

（一）肌肉力量訓(xùn)練相關(guān)理論

“訓(xùn)練適應(yīng)”是反映運(yùn)動(dòng)員機(jī)體在長(zhǎng)期訓(xùn)練和外界環(huán)境（指自然環(huán)境與訓(xùn)練、比賽環(huán)境、其中主要是訓(xùn)練負(fù)荷）刺激的作用下所產(chǎn)生的生物學(xué)方面的“動(dòng)態(tài)平衡”（指能量消耗與補(bǔ)充的動(dòng)態(tài)平衡）。這種適應(yīng)能滿足競(jìng)技比賽所需要的各種機(jī)能能力，并按照“刺激—反應(yīng)—適應(yīng)—再刺激—再反應(yīng)—再適應(yīng)”的規(guī)律變化。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的任務(wù)就是通過(guò)合理的訓(xùn)練負(fù)荷，打破機(jī)體原有的生物適應(yīng)與平衡，使機(jī)體在新的水平上產(chǎn)生新的生物適應(yīng)與平衡[7-8]。

（二）方法

1.固定阻力負(fù)荷練習(xí)

又稱靜力性練習(xí)。是指人體用力時(shí)，各運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)無(wú)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，此時(shí)，肌肉產(chǎn)生張力但不發(fā)生長(zhǎng)度變化。如靜止負(fù)杠鈴半蹲等。

2.動(dòng)力性沖擊負(fù)荷訓(xùn)練

是指肌肉先進(jìn)行離心收縮、緊接著迅速進(jìn)行向心收縮的練習(xí)方法。是利用肌牽張反射會(huì)產(chǎn)生超大力量的原理，是在一次練習(xí)中增大肌肉訓(xùn)練效果的較好練習(xí)形式。

3.等動(dòng)練習(xí)器械訓(xùn)練

該種練習(xí)是借助專門的等動(dòng)力量練習(xí)器進(jìn)行，在練習(xí)中，練習(xí)的阻力與運(yùn)動(dòng)員的用力相適應(yīng)，從而保證了肌肉在收縮過(guò)程中始終按恒速或接近恒速的方式進(jìn)行。

三、結(jié)論

膝關(guān)節(jié)是人體結(jié)構(gòu)最復(fù)雜關(guān)節(jié)，本身內(nèi)在不穩(wěn)定?；@球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)技術(shù)動(dòng)作又處于關(guān)節(jié)生物力學(xué)的薄弱點(diǎn)。所以運(yùn)動(dòng)損傷發(fā)病率高，籃球技術(shù)動(dòng)作要求膝關(guān)節(jié)適應(yīng)其速度力量及耐力要求。在充分了解膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)，掌握其力學(xué)規(guī)律，根據(jù)人體形態(tài)機(jī)能特點(diǎn)，進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練，不斷改進(jìn)運(yùn)動(dòng)技術(shù)，提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。同時(shí)的預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷及康復(fù)都具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陸愛云.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)[M].人民體育出版社.2008.12：2-4.

[2] 陸愛云.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)[M].人民體育出版社.2008.12：270.

[3] 劉有志.籃球運(yùn)動(dòng)中膝關(guān)節(jié)損傷的機(jī)制、原因和對(duì)策[J].職業(yè)時(shí)空.2010.3.

[4] 陸裕樸.胥少汀，等.實(shí)用骨科大全[M].人民軍醫(yī)出版社.1997.3：1082.

[5] 李欣.籃球運(yùn)動(dòng)中常見傷病的調(diào)查分析與預(yù)防[J].2007.5.

[6] 陸裕樸.胥少汀，等.實(shí)用骨科大全[M].人民軍醫(yī)出版社.1997.3：691，1081.

肌腱和韌帶的生物力學(xué)范文第2篇

【關(guān)鍵詞】骨組織； 研究進(jìn)展

【中圖分類號(hào)】R681.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1004-4949（2014）08-0665-02

作為一門古老的學(xué)科，骨組織的發(fā)展具有悠久歷史，其發(fā)端可追溯到人類生命起源的最初階段；骨組織是隨著社會(huì)的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，針對(duì)日益增高的創(chuàng)傷發(fā)生率與日趨復(fù)雜和嚴(yán)重的創(chuàng)傷程度，而逐漸成為骨外科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支；骨組織的發(fā)展不但繼承了傳統(tǒng)骨科的豐厚內(nèi)涵，而且更體現(xiàn)在其融匯吸收了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與現(xiàn)代生物學(xué)等生命科學(xué)領(lǐng)域多學(xué)科發(fā)展的最新成果。

一骨組織工程研究進(jìn)展

作為組織工程研究領(lǐng)域中最為活躍的一部分，骨組織工程的研究已處于組織構(gòu)建與缺損修復(fù)的前沿，是可能率先進(jìn)入臨床應(yīng)用的組織工程領(lǐng)域之一。骨創(chuàng)傷修復(fù)雄厚的理論與研究基礎(chǔ)，各種生物材料在臨床骨缺損治療中的長(zhǎng)期廣泛應(yīng)用，都為骨組織工程的發(fā)展提供了得天獨(dú)厚的有利條件。骨髓基質(zhì)干細(xì)胞具有獲取時(shí)對(duì)機(jī)體損傷小、培養(yǎng)擴(kuò)增后數(shù)量充足且自體細(xì)胞避免了免疫排斥反應(yīng)的特點(diǎn)，已經(jīng)成為骨組織工程研究中的最佳細(xì)胞來(lái)源。應(yīng)用骨髓基質(zhì)干細(xì)胞作為種子細(xì)胞已成功修復(fù)大動(dòng)物的顱骨、下頜骨與四肢骨缺損。筆者所在實(shí)驗(yàn)室利用BMACs復(fù)合藻酸鈣成功修復(fù)了羊顱骨標(biāo)準(zhǔn)缺損；Schliephake等利用煅燒牛骨作為支架復(fù)合BMSCs修復(fù)羊的下頜骨節(jié)段缺損，組織形態(tài)計(jì)量學(xué)結(jié)果顯示，新骨形成量較單純材料組有顯著增加；Kon

等發(fā)現(xiàn)BMSCs復(fù)合羥基磷灰石陶瓷后修復(fù)羊脛骨節(jié)段缺損，2個(gè)月時(shí)力學(xué)強(qiáng)度顯著高于單純材料組。目前的研究焦點(diǎn)在于如何能夠使骨髓基質(zhì)干細(xì)胞的體外培養(yǎng)與誘導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)化，以進(jìn)一步應(yīng)用于大規(guī)模的臨床治療。此外，最新研究表明同種異體骨髓基質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合TCP能修復(fù)犬股骨21mm的節(jié)段缺損，而不需要進(jìn)行免疫抑制治療，若進(jìn)一步證實(shí)在人體可行，通過(guò)建立一個(gè)骨髓基質(zhì)干細(xì)胞庫(kù)，即能更及時(shí)方便地應(yīng)用組織工程方法來(lái)修復(fù)骨缺損。而Zuk等發(fā)現(xiàn)脂肪中也有多向分化潛能的干細(xì)胞，加以適當(dāng)誘導(dǎo)，即可向成骨轉(zhuǎn)化，由于脂肪組織的來(lái)源也較容易，若通過(guò)進(jìn)一步體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，此細(xì)胞亦可成為骨組織工程又一可靠的種子細(xì)胞來(lái)源。

二軟骨組織工程研究進(jìn)展

骨關(guān)節(jié)的損傷修復(fù)是骨組織治療的一個(gè)重要領(lǐng)域，成熟的關(guān)節(jié)軟骨自身修復(fù)能力有限，直徑大于4mm的缺損一般不能自行修復(fù)。傳統(tǒng)的軟骨表面刨削、鉆孔術(shù)以及微骨折術(shù)、骨膜或軟骨膜移植等方法，治療效果不佳。Brittberg等采用取自自體關(guān)節(jié)非負(fù)重部位關(guān)節(jié)軟骨的軟骨細(xì)胞，體外培養(yǎng)擴(kuò)增后直接注射入關(guān)節(jié)軟骨缺損部位，表面由取自脛骨上端的骨膜縫合覆蓋，軟骨缺損得到了不同程度的臨床修復(fù)。同時(shí)，多種生物材料支架作為細(xì)胞載體，在大量裸鼠體內(nèi)軟骨組織構(gòu)建研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行關(guān)節(jié)軟骨的組織工程修復(fù)。應(yīng)用膠原凝膠、纖維蛋白、透明質(zhì)酸等生物材料作為細(xì)胞支架，均達(dá)到了不同的修復(fù)效果。Liu等應(yīng)用PLuronic-127與PGA作為細(xì)胞支架，成功修復(fù)豬膝關(guān)節(jié)軟骨負(fù)重部位直徑8mm的全層缺損，體內(nèi)形成的軟骨組織具有正常軟骨的組織結(jié)構(gòu)與生化組成，生物力學(xué)強(qiáng)度達(dá)到正常關(guān)節(jié)軟骨的70%。應(yīng)用組織工程技術(shù)修復(fù)半月板與椎間盤軟骨組織缺損，也取得了較好的修復(fù)效果。通過(guò)骨髓基質(zhì)干細(xì)胞的體外誘導(dǎo)分化，可獲得大量表型穩(wěn)定的成軟骨細(xì)胞并分泌特異的軟骨基質(zhì)，以此為種子細(xì)胞已成功構(gòu)建組織工程化軟骨，修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損。我們實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)，骨髓基質(zhì)干細(xì)胞在體內(nèi)不但能夠完成關(guān)節(jié)軟骨缺損的修復(fù)，而且關(guān)節(jié)軟骨下骨也同時(shí)得到修復(fù)?；诠撬杌|(zhì)干細(xì)胞的軟骨組織工程將是未來(lái)的主要發(fā)展方向。

三肌腱組織工程研究進(jìn)展

嚴(yán)重的骨與關(guān)節(jié)損傷常伴隨肌腱與韌帶損傷或缺失，長(zhǎng)度超過(guò)H&- 的肌腱缺損一般不能直接縫合，自體肌腱是最好的移植替代材料，人體內(nèi)可供肌腱移植的供區(qū)較少，故自體肌腱移植受到很大限制。最早的有關(guān)肌腱組織工程構(gòu)建的報(bào)道見于1994 年，曹誼林等用酶消化分離新生牛肩部的肌腱細(xì)胞，與條索狀未編織的聚羥基乙酸網(wǎng)狀支架形成復(fù)合物，在體外培養(yǎng)C 周后，植入裸鼠皮下，再生出在組織學(xué)、生物力學(xué)等方面與正常肌腱相似的組織。Dunn等在膠原纖維中種植肌腱成纖維細(xì)胞，成功替代了兔膝關(guān)節(jié)的前交叉韌帶。種子細(xì)胞來(lái)源是組織工程化肌腱組織構(gòu)建需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。真皮成纖維細(xì)胞與骨髓基質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源廣泛，體外擴(kuò)增能力強(qiáng)，均能表達(dá)I型膠原，可作為肌腱組織工程種子細(xì)胞的替代細(xì)胞。陳兵等應(yīng)用豬真皮成纖維細(xì)胞作為種子細(xì)胞，在體內(nèi)成功構(gòu)建了具有接近正常生物力學(xué)強(qiáng)度的組織工程化肌腱，并原位修復(fù)了長(zhǎng)3cm的趾淺屈肌腱全層缺損。Awad等應(yīng)用自體骨髓基質(zhì)干細(xì)胞，以I型膠原為支架，修復(fù)髕韌帶中央部3.8cm×3.8cm“開窗”缺損。力學(xué)環(huán)境對(duì)肌腱組織的構(gòu)建至關(guān)重要。Cao等應(yīng)用自體肌腱細(xì)胞與未編織的聚羥基乙酸網(wǎng)狀支架形成復(fù)合物，回植雞自體肌腱缺損處并維持肢體活動(dòng)，形成了組織學(xué)結(jié)構(gòu)、生化組成與生物力學(xué)強(qiáng)度等與正常肌腱組織非常接近的組織工程化肌腱。Banes等研制了可用于體外構(gòu)建肌腱組織的生物反應(yīng)器，通過(guò)周期間歇性力的作用，前交叉韌帶成纖維細(xì)胞與膠原纖維在體外形成的組織工程化肌腱，在組織結(jié)構(gòu)、超微結(jié)構(gòu)與生化組成等方面均與正常組織非常接近，證明在體外力學(xué)環(huán)境作用下，能夠構(gòu)建具有一定力學(xué)強(qiáng)度的組織工程化肌腱組織。如何滿足骨組織在骨與韌帶、肌腱復(fù)合型損傷的治療要求，聯(lián)合構(gòu)建兩類組織的復(fù)合結(jié)構(gòu)，已成為目前肌腱組織工程研究的一個(gè)重要方面。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳兵，丁小邦，劉方軍，崔磊，劉偉，商慶新，曹誼林。皮膚成纖維細(xì)胞構(gòu)建組織工程化肌腱的初步研究。中華醫(yī)學(xué)雜志，2002，82：1105-1107。

肌腱和韌帶的生物力學(xué)范文第3篇

資料與方法

2009年9月～2011年10月收治ACL損傷患者26例，所有病例術(shù)前經(jīng)理學(xué)及影像學(xué)檢查診斷為ACL斷裂并均于術(shù)中關(guān)節(jié)鏡下確診，體4股腘繩肌腱作為移植物，股骨側(cè)應(yīng)用Rigid-fix系統(tǒng)、脛骨側(cè)應(yīng)用Intrafix系統(tǒng)進(jìn)行固定，在關(guān)節(jié)鏡下行ACL重建。其中男16例，女10例；年齡19～55歲，平均37.6歲；運(yùn)動(dòng)損傷5例，車禍12例，摔傷9例，均為單側(cè)損傷。Lachman試驗(yàn)均為陽(yáng)性；前抽屜試驗(yàn)Ⅱ度14例，Ⅲ度12例；軸移4例陰性，22例陽(yáng)。術(shù)前Lysholm評(píng)分34～68分，平均51.3±3.2分。

手術(shù)方法：由同一手術(shù)醫(yī)生進(jìn)行關(guān)節(jié)鏡下ACL重建。首先，取膝前內(nèi)外側(cè)入口置入關(guān)節(jié)鏡及手術(shù)器械，對(duì)患者行關(guān)節(jié)鏡檢查，探查半月板和關(guān)節(jié)軟骨面。如有半月板損傷，則行半月板成形或縫合，通常不行髁間窩成形。在脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)側(cè)2.5cm，內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)下方1.5cm，于鵝足腱處做一縱行3cm長(zhǎng)的切口，用取腱器取自體半腱肌腱和股薄肌腱編織成四股，測(cè)量長(zhǎng)度和直徑；利用Arthrex ACL重建平臺(tái)，修整移植物編織成4，預(yù)張15磅×15分鐘。采用股骨單隧道、脛骨單隧道技術(shù)完成鏡下ACL重建，股骨側(cè)應(yīng)用Rigidfix系統(tǒng)、脛骨側(cè)應(yīng)用Intrafix系統(tǒng)進(jìn)行固定。

術(shù)后處理及康復(fù)：術(shù)后進(jìn)行系統(tǒng)的康復(fù)治療，術(shù)后第2天即可換藥，拔除引流器，患肢開始等長(zhǎng)肌力訓(xùn)練。術(shù)后1周患肢佩戴卡盤支具，調(diào)節(jié)為屈30°，伸0°，開始在能耐受的情況下扶拐行走，可進(jìn)行無(wú)痛的膝關(guān)節(jié)主動(dòng)屈伸活動(dòng)。術(shù)后3周內(nèi)膝關(guān)節(jié)屈曲角度不能超過(guò)90°，3周后患者可以扶拐逐漸增加負(fù)重行走，逐漸增加膝關(guān)節(jié)屈伸活動(dòng)和肌力鍛煉。術(shù)后6周時(shí)膝關(guān)節(jié)可達(dá)到屈130°，伸0°，逐漸完全負(fù)重行走，同時(shí)加強(qiáng)肌肉的應(yīng)激性、協(xié)調(diào)性的訓(xùn)練，3個(gè)月去除支具，患者可恢復(fù)辦公室工作。術(shù)后6～12個(gè)月恢復(fù)正常體育運(yùn)動(dòng)。

結(jié) 果

所有病例術(shù)后膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)癥狀消失，行走步態(tài)正常，傷口Ⅰ期愈合，無(wú)感染及深靜脈栓塞等嚴(yán)重并發(fā)癥。1例術(shù)后3個(gè)月仍關(guān)節(jié)僵硬，ROM（80°，10°）；2例隨訪半年后有膝關(guān)節(jié)疼痛，與寒冷刺激相關(guān)，膝關(guān)節(jié)功能良好，未作特殊處理。所有患者均己返回工作崗位，25例膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度恢復(fù)正常，膝關(guān)節(jié)屈曲達(dá)到130°，伸直達(dá)到0°，1例患者屈伸受限；隨訪時(shí)前抽屜試驗(yàn)全部陰性，Lachman試驗(yàn)24例陰性，2例弱陽(yáng)性。術(shù)后3個(gè)月Lysholm評(píng)分及IKDC評(píng)分較術(shù)前提高，術(shù)后6個(gè)月顯著提高（P

討 論

4股繩肌腱替代骨-髕腱-骨復(fù)合體作為移植物的優(yōu)點(diǎn)Ritchie等經(jīng)過(guò)生物力學(xué)試驗(yàn)證實(shí)：骨-髕腱-骨復(fù)合體的最大載荷強(qiáng)度為ACL的114%，而4股腘繩肌肌腱卻為ACL的278%，前者強(qiáng)度不及后者一半。孫康等研究證明，腘繩肌腱具有取材方便，術(shù)后并發(fā)癥少等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)取半腱肌肌腱和股薄肌肌腱后對(duì)腘繩肌肌力無(wú)明顯影響。前瞻性隨機(jī)分析研究認(rèn)為在臨床療效方面兩種術(shù)式無(wú)明顯差異，而骨-髕腱-骨復(fù)合體的術(shù)后并發(fā)癥較多[1]，如撕脫骨折，韌帶斷裂等及產(chǎn)生較多的髕前疼痛癥狀。

ACL是膝關(guān)節(jié)重要的前向穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其損傷后產(chǎn)生膝關(guān)節(jié)前向不穩(wěn)，自行愈合的能力很差，如不行重建手術(shù)，可導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)，繼發(fā)半月板、軟骨損傷，加快關(guān)節(jié)退行性改變，影響運(yùn)動(dòng)功能。目前關(guān)節(jié)鏡下應(yīng)用自體腘繩肌腱重建ACL已經(jīng)成為廣大學(xué)者的共識(shí)，但采用何種固定方式仍有爭(zhēng)議。目前固定移植腱的方法多種多樣，包括界面螺釘、Endobutton固定、橫穿釘固定（Cross Pin）、Rigidfix系統(tǒng)等。每種系統(tǒng)均有其優(yōu)勢(shì)，但也有其相對(duì)之不足，對(duì)于用何種方法固定移植的肌腱，現(xiàn)在國(guó)際上仍然沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。大量臨床資料證實(shí)應(yīng)用Rigidfix和Intrafix系統(tǒng)行前交叉韌帶重建手術(shù)能夠改善癥狀，獲得滿意的療效RIGIDfix系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)[2，3]：①固定可靠，強(qiáng)度大：Kousa等通過(guò)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，橫釘?shù)墓潭ɡ喂潭茸罴?，明顯優(yōu)于擠壓螺釘；②股骨隧道與肌腱之間無(wú)“雨刷效應(yīng)”，不會(huì)因兩者摩擦使骨隧道擴(kuò)大或肌腱磨損；③肌腱與股骨隧道之間為軟接觸，股骨隧道不容易發(fā)生崩裂，使用擠壓螺釘固定時(shí)常發(fā)生此種并發(fā)癥；④愈合率高：移植肌腱與隧道骨床接觸面幾乎完全接觸，高于界面螺釘固定時(shí)接觸面（約75%）。

Intrafix系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：同前。①螺釘有保護(hù)性的螺釘鞘，避免了螺釘與肌腱的直接接觸，保證了肌腱的功能。②固定肌腱的螺釘呈圓錐形，保證可肌腱與隧道骨床盡可能大得接觸面積，并產(chǎn)生加壓效果，愈合率高。2009年9月開始應(yīng)用，取得了滿意的臨床效果，說(shuō)明關(guān)節(jié)鏡下應(yīng)用Rigidfix系統(tǒng)和Intrafix系統(tǒng)固定4股腘繩肌腱重建前交叉韌帶具有近期療效佳、移植物固定可靠、手術(shù)操作簡(jiǎn)單、創(chuàng)傷小、術(shù)后恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

1 徐卿榮，朱振安.前交叉韌帶股骨等距重建位置的比較[J].中國(guó)矯形外科雜志，2004，12（10）：771-773.

肌腱和韌帶的生物力學(xué)范文第4篇

【關(guān)鍵詞】 神經(jīng)性癱 骨質(zhì)疏松 攣縮 異位骨化 生物力學(xué)療法 超重力場(chǎng)

Study of anti-osteoporosis and anti-contracture in patients with neurogenic paralysis Zhang Daxin ﹡ ， MaHaibo ， Duan Yunbo . * Department of physical medicine Rehabilitation ， China-Japan Friendship Hospital ， Beijing 100029

【 Abstract 】 Objective To assess the methods and theory of treatment and prevention， and to search the new effective approach of anti-osteoporosis， anti-contracture and clinicophysical rehabilitation in patients with neurogenic paralysis. Method Sixty patients with neurogenic paralysis were pided into two groups ( 30 in each ) ， their kinetic function was evalusated， bone mineral density ( BMD ) ， serum levels of calcium and phosphorus were determined. abilities of anti-contracture and anti-osteoporotic fracture were evaluated with the parameters of joint moving range and muscular strength. Results BMD in patients with neurogenic paralysis in both groups is significantly lower than that in normal control. The abilities of anti-contracture and anti-osteoporotic fracture were closely correlated with BMD， Serum levels of calcium and phosphorus. Conclusion Osteoporosis and contracture in patients with neurogenic paralysis may be induced by stress and calcium loss. A theory of higravity was proposed. Earlier treatment with physical rehabilitation can prevent these pathogenetic processes effectively. Biomechanical method and related theory of higravity might be useful in directing this effective treatment and other new approaches.

【 Key words 】 Neurogenic paralysis Osteoporosis Contracture Heterotopic ossification

Biomechanical Higravity

由周圍神經(jīng)、脊髓和腦中樞神經(jīng)功能障礙導(dǎo)致的神經(jīng)性癱瘓患者常出現(xiàn)骨質(zhì)疏松癥和關(guān)節(jié)攣縮 [1] 。為探索癱瘓康復(fù)理論和方法，我們先后系統(tǒng)地測(cè)定了兩組各 30 例神經(jīng)性癱瘓患者的骨密度（ BMD ）和血鈣磷相關(guān)生化指標(biāo)，如堿性磷酸酶（ AKP ） ，25 羥維生素 D （ 25 羥 VD ）和骨鈣素（ BGP ），與其相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行比較。

資料和方法

1. 對(duì) 30 例中樞神經(jīng)性下肢癱瘓半年以上的第一組住院病人（年齡 16 ~ 73 歲，平均 36 歲，男性 26 例，女 4 例）進(jìn)行骨礦鹽單光子 X 線測(cè)定和患者血鈣、磷、 AKP 和 25 羥 VD 測(cè)定，并參照各項(xiàng)臨床通用正常值 [2] 進(jìn)行比較。第二組是 30 例病程在半年之內(nèi)的神經(jīng)性偏癱患者（男性 14 例，女 16 例）。分別測(cè)定患者的腰骶和股骨近端股骨粗隆、維氏（ ward ）三角經(jīng)過(guò) 3 個(gè)月運(yùn)動(dòng)康復(fù)療法的雙光子 BMD 值，因當(dāng)無(wú)統(tǒng)一認(rèn)可的正常值而設(shè)對(duì)照組（男 65 名，女 114 名，平均年齡 30 歲），同機(jī)同期進(jìn)行對(duì)照組和患者組的 BMD 值檢測(cè)。

2. 兩組神經(jīng)性癱瘓攣縮康復(fù)前后綜合運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)評(píng)價(jià)，包括：①患側(cè)下肢徒手肌力Brunnstrom法評(píng)價(jià)；②患側(cè)肢體關(guān)節(jié)活動(dòng)度（ROM評(píng)定）：膝關(guān)節(jié)ROM屈伸< 180°，伸屈< 60°表明有攣縮存在；③四肢大關(guān)節(jié)周圍軟組織、肌肉、肌腱、韌帶硬度、張力和彈性徒手檢查等綜合運(yùn)動(dòng)功能評(píng)價(jià)。

3. 采用抗骨質(zhì)疏松抗攣縮物理康復(fù)。重點(diǎn)方法分別是能有效增加骨壓電位的直立運(yùn)動(dòng)法和能軸向拉伸肌肉韌帶的ROM牽引法。采用以主、被動(dòng)ROM和基本運(yùn)動(dòng)（翻身、坐平衡、爬行、直立平衡）訓(xùn)練的物理醫(yī)學(xué)治療方法，統(tǒng)稱生物力學(xué)療法。采用電場(chǎng)、磁場(chǎng)和力場(chǎng)療法抗攣縮。

各組指標(biāo)用 ± s 表示結(jié)果行 t 檢驗(yàn)。

結(jié) 果

1．第一組30例中樞性下肢功能障礙半年以上患者單光子BMD按年齡段與正常值相比，30～39歲年齡段患者BMD低于正常值，其他成年段患者總體低于總體正常值，偶有患者高于正常平均值。第二組30例偏癱患者腰椎和股骨近端雙光子BMD低于正常值者分別占73.8%和78.6%。

2. 第一組（男19例）所測(cè) 血磷血鈣值分別為 29 ± 6 mg/L和87±12 mg/L，與正常值（鈣 80 ～ 110 mg/L）比，雖偏低，但差異無(wú)顯著意義。鈣磷濃度乘積 [Ca]×[P] = 25.2±6.4。我們出骨質(zhì)疏松抗關(guān)節(jié)攣縮，超重力生物力場(chǎng)鈣平衡物理化學(xué)效應(yīng)理論，可用方程式f(n ·α ) = k · n · c os α 表示，其中 k是參數(shù)，主要為[Ca]與[P]乘積的等變量，g為重力加速度， α 是膝關(guān)節(jié) 長(zhǎng)骨間夾角， n為超重力作用力的倍數(shù)。

3. 兩組各30 例神經(jīng)性癱瘓患者血生化測(cè)定結(jié)果：第一組24例中樞神經(jīng)談話患者（男20例，女4例）血清25 羥 VD 平均值 8 ± 4 μ g / L ， 小于正常值 13 ± 5 μ g / L 。 提示 25 羥 VD 低，不利于正鈣平衡。

20 例（男 17 例，女 3 例）的 AKP 平均值為 240 ± 85U / L ， 高于正常值，提示中樞神經(jīng)性癱瘓患者 AKP 活躍，成骨細(xì)胞受抑制，骨量減少， 骨質(zhì)疏松化活躍；與鈣從骨內(nèi)向骨外轉(zhuǎn)移、肌肉韌帶的攣縮、異位骨化和關(guān)節(jié)骨質(zhì)增生相關(guān)。

肌腱和韌帶的生物力學(xué)范文第5篇

關(guān)鍵詞：髖關(guān)節(jié)肌肉模型；生物力學(xué)；膝關(guān)節(jié)

引言

人體髖關(guān)節(jié)的運(yùn)送生物力學(xué)模型研究屬于運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究范疇，而運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是運(yùn)動(dòng)科學(xué)中起步較晚，發(fā)展卻很迅速的一門學(xué)科，其研究范圍比較廣泛，主要包括生物與測(cè)量學(xué)、生物力學(xué)模型的建立和生物運(yùn)動(dòng)機(jī)制的電腦模擬等。其中，人體自身的研究是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)中一個(gè)重要的研究方向，主要通過(guò)建模來(lái)實(shí)現(xiàn)。

髖關(guān)節(jié)是人體最大的一個(gè)關(guān)節(jié)，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與活動(dòng)度兼?zhèn)洌軌蚋咝У鼐S持人身體的運(yùn)動(dòng)和平衡。髖關(guān)節(jié)是由盆骨和股骨兩部分組成，通過(guò)股骨頭和髖臼連接在一起，大概有二十條肌肉參與了髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。近年來(lái)，髖關(guān)節(jié)在生物力學(xué)的基礎(chǔ)理論研究和骨科臨床的應(yīng)用研究中都是非常受重視的環(huán)節(jié)。

1 髖關(guān)節(jié)力學(xué)模型和肌肉模型的概況

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的能取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，是與國(guó)內(nèi)外學(xué)者不斷的努力換來(lái)的結(jié)果，從而誕生了許多人體關(guān)節(jié)模型研究的成熟理論。人體關(guān)節(jié)力學(xué)模型的建立主要包括以下幾個(gè)部分：肌肉力學(xué)的研究、關(guān)節(jié)周圍肌肉的簡(jiǎn)化、關(guān)節(jié)肌骨力學(xué)模型的建立、模型調(diào)試和模型驗(yàn)證。

肌肉張力-長(zhǎng)度特性和肌肉張力-速度特性是肌肉得以正常收縮的兩個(gè)重要關(guān)系，兩者既相互制約又相互影響。1938年，經(jīng)典Hill方程的得出，使人們第一次從量的角度認(rèn)識(shí)到了肌肉張力-速度的變化關(guān)系。Huxley從橫橋和肌動(dòng)蛋白理論的微觀角度得出了橫橋模型，其與Hill方程具有很強(qiáng)的相似度。兩者的正確性得到了后來(lái)學(xué)者的研究認(rèn)同。肌肉是動(dòng)作的主要肌肉（原動(dòng)機(jī)）、肌肉不是動(dòng)作的主動(dòng)肌肉，在運(yùn)動(dòng)中被拉伸的這兩種形式是肌肉張力-長(zhǎng)度特性的兩種表現(xiàn)方式。在等張條件下肌肉張力-長(zhǎng)度曲線中最大作用力比較大，對(duì)應(yīng)的肌肉比較長(zhǎng)，在運(yùn)動(dòng)荷載相同的條件下獲得的肌肉張力-長(zhǎng)度曲線中的最大力與同樣情況下用等長(zhǎng)條件所獲得的的最大力相比有相當(dāng)大地減少，骨骼肌不同工作條件下獲得的數(shù)據(jù)將不能進(jìn)行合成。當(dāng)前的關(guān)節(jié)的肌骨模型研究瓶頸主要在于完整的肌肉張力-長(zhǎng)度-速度模型的建立，而不是將兩者孤立起來(lái)研究。

現(xiàn)在，研究關(guān)于下肢肌肉功能模型越來(lái)越多。2000年，一個(gè)解剖基人體下肢的生物動(dòng)力模型有王西十、白瑞蒲所提出，該模型可以在仿真人體下肢運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)之上，計(jì)算人體下肢的沖擊荷載或下肢節(jié)作用反力和肌肉群力，基本上堪稱一個(gè)完整的二維人體下肢解剖模型。

隨著人體動(dòng)力學(xué)模型研究的不斷深入，人體動(dòng)力學(xué)的建模正在走向由整體到局部、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展道路。單純的肌肉張力-長(zhǎng)度或肌肉張力-速度模型以滿足不了對(duì)肌肉的研究，并且模型中的參數(shù)越來(lái)越多，越來(lái)越精確。

2 肌肉力學(xué)模型的建立

2.1 肌肉生理特性分析

人體中的肌有多樣性，附著在髖關(guān)節(jié)周圍股骨和骨盆上的肌肉主要為骨骼肌，骨骼肌是髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。骨骼肌主要由腹肌和福建兩部分組成，其中肌腱是肌腹與骨骼的連接部分，結(jié)締組織和肌外膜包裹在肌肉外邊，起保護(hù)作用。

近似于連鎖式的肌細(xì)胞排列而成肌纖維，又有多條肌纖維“捆綁”而成纖維素，二纖維素是肌肉產(chǎn)生張力的主要部分。梭形肌或菱形肌，是纖維束與肌長(zhǎng)軸方向平行；半羽狀肌與羽狀肌，是與肌長(zhǎng)軸成一定的夾角；這兩種類型按纖維束排列方向和與肌長(zhǎng)軸關(guān)系把肌肉分成了兩種類型：?jiǎn)侮P(guān)節(jié)肌和多關(guān)節(jié)肌。單關(guān)節(jié)肌，顧名思義，即為直接穿過(guò)一個(gè)關(guān)節(jié)的肌肉，例如股四頭肌中的股中肌、肌內(nèi)側(cè)肌等。膝關(guān)節(jié)的伸展與股中肌的伸展有直接關(guān)系，雙關(guān)節(jié)肌是穿過(guò)兩個(gè)關(guān)節(jié)的肌肉。多關(guān)節(jié)肌中最為常見的是雙關(guān)節(jié)肌，其主要存在于人體的下肢肌肉群中。雙關(guān)節(jié)肌的作用取決于關(guān)節(jié)中心到肌肉的垂直距離。若該距離較長(zhǎng)，則具有較大的作用力臂和力矩。膝關(guān)節(jié)的功能主要通過(guò)股直肌實(shí)現(xiàn)，其力矩遠(yuǎn)比髖關(guān)節(jié)大，屬于膝關(guān)節(jié)肌群范疇。而髖關(guān)節(jié)的功能主要表現(xiàn)在大腿的后群肌，后群肌的力臂又大于膝關(guān)節(jié)，故稱之為髖關(guān)節(jié)肌。關(guān)節(jié)的角度位置決定著雙關(guān)節(jié)肌的作用效率。股直肌對(duì)膝關(guān)節(jié)的伸膝效率增大，說(shuō)明髖關(guān)節(jié)在伸展，如跑步中的后蹬階段。當(dāng)髖關(guān)節(jié)屈時(shí)，伸膝運(yùn)動(dòng)就會(huì)受到抑制。雙關(guān)節(jié)肌在人體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中起到了儲(chǔ)存和釋放彈性的功能。起到減少單關(guān)節(jié)的做工量的主要作用的是下肢肌群中的雙關(guān)節(jié)肌。雙關(guān)節(jié)肌能夠利用一個(gè)關(guān)節(jié)做功另一個(gè)關(guān)節(jié)做負(fù)功來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存。

2.2 肌肉力學(xué)模型的分析

肌肉作為動(dòng)物體最為主要的構(gòu)成組織，具有極其重要的功能特性，最為主要的是能夠接受神經(jīng)刺激產(chǎn)生收縮，進(jìn)一步牽引兩端的骨骼實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。生物力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，影響肌肉張力大小的兩個(gè)最主要的因素是肌肉纖維的長(zhǎng)度變化關(guān)系和肌肉纖維的收縮速度變化關(guān)系，另外還與許多生理學(xué)因素相關(guān)。該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)對(duì)肌肉的發(fā)力過(guò)程研究來(lái)說(shuō)具有十分重大的意義。

隨著人們對(duì)肌肉力學(xué)模型的研究不斷深入，運(yùn)用數(shù)學(xué)、力學(xué)等交叉學(xué)科的研究手段對(duì)模型的建立和修改發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。張力-長(zhǎng)度特性和張力-速度特性是肌肉運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律中最為重要的兩個(gè)關(guān)系，也是肌肉力學(xué)建模中需要處理的兩項(xiàng)主要內(nèi)容。肌肉力學(xué)模型的未來(lái)發(fā)展方向，必將是兩者關(guān)系的整合體。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜合上述，進(jìn)一步完善人體肌肉力學(xué)模型，使肌肉力學(xué)模型能夠充分反映肌肉收縮長(zhǎng)度、速度和肌肉張力之間的變化關(guān)系；通過(guò)解剖學(xué)、生理學(xué)進(jìn)一步清理髖關(guān)節(jié)周圍肌肉在不同動(dòng)作、不同位置和同一動(dòng)作的不同時(shí)間段所起到的作用，以及韌帶在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保護(hù)作用；將髖關(guān)節(jié)模型建立一個(gè)完善的空間三維模型，并和膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的研究結(jié)合實(shí)現(xiàn)人體下肢運(yùn)動(dòng)的仿真。

參考文獻(xiàn)

[1]郝智秀，周吉彬，金德聞，等. 不同足地界面對(duì)人體三維步態(tài)的影響[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006（08）.

[2]蘇佳燦. 髖臼三維記憶內(nèi)固定系統(tǒng)治療髖臼骨折記憶生物力學(xué)研究――骨盆、髖臼三維模型仿真、力學(xué)模擬與有限元分析[D]. 第二軍醫(yī)大學(xué)，2004.

[3]韓東太. 金屬氧化物/尼龍1010復(fù)合材料熱力學(xué)性能與摩擦熱行為研究[D]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2009.