(骨生物力学课件)肌腱与韧带的生物力学
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结果显示在超越正常负荷以前和整 个生理范围内，韧带已经在开始微 衰竭
韧带损伤的分类
①有些疼痛，无关节不稳定，胶原纤维发生微衰竭 ②韧带部分断裂，出现剧烈疼痛，关节不稳定，胶原纤维 ③损伤后一刹那之间出现剧烈疼痛，以后疼痛减轻，关节完全
不稳定，多数纤维断裂
4、肌腱和韧带内的粘弹性行为（速度依 赖性）
Thanks
• 分析肌腱和韧带的生物力学性能的一种方式是使标 本在恒定延伸速度下观察拉张变形，延伸组织，直 至破坏，将所有的力或负荷P和变形量描画出来， 可得到负荷-延伸曲线图。
曲线分四个区： 第一区—趾区（或起始）：波形纤维被拉直。 第二区—线区：纤维组织硬度迅速增大并开 始变 形，呈线性变化。 第三区—胶原纤维逐渐出现衰竭。 第四区—组织出现完全衰竭，其抵抗负荷的 能力消失。
具有粘弹性行为的典型结构—骨-韧带-骨复合 体：
①使用慢负荷时（60s），骨- ②使用快负荷时（0.6s），骨-
韧带-骨复合体最薄弱的部分 韧带-骨复合体最薄弱的部分是
是骨附着处
韧带
表明负荷速度在增加时，骨的强度增加 得要比韧带快得多。
四、影响肌腱与韧带生物力学性能的因素
运动与止动
跟骨一样，韧带和肌腱随着运动的的增加其机械性能将增强，硬度也增 加；
2.生理性负荷
肌腱和韧带的最高生理应变极限，即在跑跳时的极限， 应变幅度只是Pmax的三分之一或四分之一。
3.损伤的机能
在活体内,假设组织的生理性负荷为P，Plin为组织的屈服点 若J<P,韧带和肌腱处于正常的拉伸状态 若P<J<Plin,韧带和肌腱发生微断裂 若J>Plin,肌腱和韧带出现明显折断，同时关节等结构也会发 生移位，可能会造成周围结构的损害，如关节囊、血管等
肌腱和韧带可在负荷下，表现出粘弹性和速度依 赖性（即时间依赖性），其机械性能随负荷的速 度不同而变化，若应力—应变曲线的线性部分显 得越陡，则应变率越高，组织的硬度也越强，若 曲线越平缓，情况则反之
测试韧带和肌腱的两个标准试验(周期性实验)
①应力—松懈实验 负荷停止在应力—
应变曲线的线区以下，而应 变保持一定伸展阶段，即延 展量恒定，显示出负荷的松
韧带：外结构为更多的结缔组织
与骨附着：每一束纤维都有腱内膜紧裹，在肌肉-肌腱 连接处与肌束膜连接，在肌腱-骨连接处，腱内膜的胶 原纤维与骨连接，形成通透性Sharpey纤维，并与骨外 膜连接
三、机械行为
生物力学性能 生理性负荷 损伤的机能及分类 肌腱与韧带内的粘弹性行为（速度依赖性）
1.生物力学性能
解。 应力在开始时迅速减 小，然后逐渐放慢，重复进 行，应力减小将变得逐渐不
明显。
②蠕动实验 负荷停留在应力— 应变曲线的线区内， 应力维持于恒定，重 复实验，变形在开始 时较快，之后逐渐放
慢。
这一特性在临床上的应用
利用蠕动实验反应的特点，能对一些畸形进行有效的 治疗， 如 ：
①用手法治疗儿童的马蹄内翻足 ②治疗特发性脊柱侧弯等。
在妊娠和产后期，耻骨区的肌腱和韧带的松弛度往往增加。
NSAID如阿司匹林、消炎痛等对肌腱韧带损伤后恢复有利
右图A为一动物关节制动 实验： 使用石膏固定膝关 节八周后，从张拉 开始直至完全衰竭， 描绘出最大负荷和 达到衰竭的能量储 存与对照组的百分 比以及负荷—延伸 曲线图
结论：制动后的膝的骨-韧带骨复合体的机械性能明显下降
当运动减少（止动）时机械性能将变弱，硬度也降低。
成熟与老年
胶原的物理性能与胶原分子内和胶原分子间交联的质和量有密切关系。 年龄<20岁，交联的质和量随年龄增加，肌腱和韧带的拉张强度增加； 年龄>20岁即成熟后及进入老年，胶原的机械性能达到平衡，胶原量也
开始减少，组织的强度和刚度开始下降。
妊娠与产后期
(骨生物力学课件)肌腱与韧带的生物 力学
主要内容
肌腱与韧带功能 肌腱与韧带组成和结构 肌腱与韧带机械行为 影响肌腱与韧带生物力学性能的因素
一、肌腱和韧带的功能
肌腱、韧带和关节囊是三个紧密围绕、连接和稳 定骨骼系统的关节的主要结构。
韧带和关节囊的作用是使骨与骨相连接，加强关节的机械性能，引导其运 动以及防止过度活动。
Noyes采用临床试 验，即在尸体膝 关节作前抽屉实 验，直至前十字 韧带断裂，观察 前十字韧带的进 行性衰竭和胫骨 关节的位变，描 绘出应力—延伸 曲线图，以及记 录照片。
将应力—延伸曲线图转换成负荷—移 位曲线图，如右图所示，将 曲线图划分为三个区其各自 符合于 ①在临床稳定时所测试的前 十字韧带负荷； ②在生理活动时施加于韧带 生的负荷； ③自微衰竭开始至完全断裂 时韧带所承受的负荷
肌腱的作用是使肌肉与骨相连接，从肌肉传导拉张力到骨结构，从而产生 关节活动，另外肌腱可以提供一定的力臂。
二、组成和结构
肌腱与韧带是致密的结缔组织，呈平行纤维的胶原 结构
﹛ ﹛ ﹛ 纤维母细胞20% 细胞外母质80%
水70% 胶原75%
固体物质30% 基质
弹性蛋白
wenku.baidu.com
肌腱与韧带的胶原纤维排列的不同与其所适应 结构的功能有关
肌腱：纤维呈有序的平行排列，可承受高度的轴 向拉张负荷
韧带：纤维呈近似平行排列，相互交织的很紧密。 除了能承受主方向上的张力外，还可以承受其他 方向较小的张力
外结构与骨附着
外结构：肌腱和韧带均被一层疏松细隙的结缔 组织包绕，但也有重要的区别
肌腱：其外结构组织被称为腱旁组织，是一个鞘， 有保护肌腱，减小磨察力的作用
韧带损伤的分类
①有些疼痛，无关节不稳定，胶原纤维发生微衰竭 ②韧带部分断裂，出现剧烈疼痛，关节不稳定，胶原纤维 ③损伤后一刹那之间出现剧烈疼痛，以后疼痛减轻，关节完全
不稳定，多数纤维断裂
4、肌腱和韧带内的粘弹性行为（速度依 赖性）
Thanks
• 分析肌腱和韧带的生物力学性能的一种方式是使标 本在恒定延伸速度下观察拉张变形，延伸组织，直 至破坏，将所有的力或负荷P和变形量描画出来， 可得到负荷-延伸曲线图。
曲线分四个区： 第一区—趾区（或起始）：波形纤维被拉直。 第二区—线区：纤维组织硬度迅速增大并开 始变 形，呈线性变化。 第三区—胶原纤维逐渐出现衰竭。 第四区—组织出现完全衰竭，其抵抗负荷的 能力消失。
具有粘弹性行为的典型结构—骨-韧带-骨复合 体：
①使用慢负荷时（60s），骨- ②使用快负荷时（0.6s），骨-
韧带-骨复合体最薄弱的部分 韧带-骨复合体最薄弱的部分是
是骨附着处
韧带
表明负荷速度在增加时，骨的强度增加 得要比韧带快得多。
四、影响肌腱与韧带生物力学性能的因素
运动与止动
跟骨一样，韧带和肌腱随着运动的的增加其机械性能将增强，硬度也增 加；
2.生理性负荷
肌腱和韧带的最高生理应变极限，即在跑跳时的极限， 应变幅度只是Pmax的三分之一或四分之一。
3.损伤的机能
在活体内,假设组织的生理性负荷为P，Plin为组织的屈服点 若J<P,韧带和肌腱处于正常的拉伸状态 若P<J<Plin,韧带和肌腱发生微断裂 若J>Plin,肌腱和韧带出现明显折断，同时关节等结构也会发 生移位，可能会造成周围结构的损害，如关节囊、血管等
肌腱和韧带可在负荷下，表现出粘弹性和速度依 赖性（即时间依赖性），其机械性能随负荷的速 度不同而变化，若应力—应变曲线的线性部分显 得越陡，则应变率越高，组织的硬度也越强，若 曲线越平缓，情况则反之
测试韧带和肌腱的两个标准试验(周期性实验)
①应力—松懈实验 负荷停止在应力—
应变曲线的线区以下，而应 变保持一定伸展阶段，即延 展量恒定，显示出负荷的松
韧带：外结构为更多的结缔组织
与骨附着：每一束纤维都有腱内膜紧裹，在肌肉-肌腱 连接处与肌束膜连接，在肌腱-骨连接处，腱内膜的胶 原纤维与骨连接，形成通透性Sharpey纤维，并与骨外 膜连接
三、机械行为
生物力学性能 生理性负荷 损伤的机能及分类 肌腱与韧带内的粘弹性行为（速度依赖性）
1.生物力学性能
解。 应力在开始时迅速减 小，然后逐渐放慢，重复进 行，应力减小将变得逐渐不
明显。
②蠕动实验 负荷停留在应力— 应变曲线的线区内， 应力维持于恒定，重 复实验，变形在开始 时较快，之后逐渐放
慢。
这一特性在临床上的应用
利用蠕动实验反应的特点，能对一些畸形进行有效的 治疗， 如 ：
①用手法治疗儿童的马蹄内翻足 ②治疗特发性脊柱侧弯等。
在妊娠和产后期，耻骨区的肌腱和韧带的松弛度往往增加。
NSAID如阿司匹林、消炎痛等对肌腱韧带损伤后恢复有利
右图A为一动物关节制动 实验： 使用石膏固定膝关 节八周后，从张拉 开始直至完全衰竭， 描绘出最大负荷和 达到衰竭的能量储 存与对照组的百分 比以及负荷—延伸 曲线图
结论：制动后的膝的骨-韧带骨复合体的机械性能明显下降
当运动减少（止动）时机械性能将变弱，硬度也降低。
成熟与老年
胶原的物理性能与胶原分子内和胶原分子间交联的质和量有密切关系。 年龄<20岁，交联的质和量随年龄增加，肌腱和韧带的拉张强度增加； 年龄>20岁即成熟后及进入老年，胶原的机械性能达到平衡，胶原量也
开始减少，组织的强度和刚度开始下降。
妊娠与产后期
(骨生物力学课件)肌腱与韧带的生物 力学
主要内容
肌腱与韧带功能 肌腱与韧带组成和结构 肌腱与韧带机械行为 影响肌腱与韧带生物力学性能的因素
一、肌腱和韧带的功能
肌腱、韧带和关节囊是三个紧密围绕、连接和稳 定骨骼系统的关节的主要结构。
韧带和关节囊的作用是使骨与骨相连接，加强关节的机械性能，引导其运 动以及防止过度活动。
Noyes采用临床试 验，即在尸体膝 关节作前抽屉实 验，直至前十字 韧带断裂，观察 前十字韧带的进 行性衰竭和胫骨 关节的位变，描 绘出应力—延伸 曲线图，以及记 录照片。
将应力—延伸曲线图转换成负荷—移 位曲线图，如右图所示，将 曲线图划分为三个区其各自 符合于 ①在临床稳定时所测试的前 十字韧带负荷； ②在生理活动时施加于韧带 生的负荷； ③自微衰竭开始至完全断裂 时韧带所承受的负荷
肌腱的作用是使肌肉与骨相连接，从肌肉传导拉张力到骨结构，从而产生 关节活动，另外肌腱可以提供一定的力臂。
二、组成和结构
肌腱与韧带是致密的结缔组织，呈平行纤维的胶原 结构
﹛ ﹛ ﹛ 纤维母细胞20% 细胞外母质80%
水70% 胶原75%
固体物质30% 基质
弹性蛋白
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肌腱与韧带的胶原纤维排列的不同与其所适应 结构的功能有关
肌腱：纤维呈有序的平行排列，可承受高度的轴 向拉张负荷
韧带：纤维呈近似平行排列，相互交织的很紧密。 除了能承受主方向上的张力外，还可以承受其他 方向较小的张力
外结构与骨附着
外结构：肌腱和韧带均被一层疏松细隙的结缔 组织包绕，但也有重要的区别
肌腱：其外结构组织被称为腱旁组织，是一个鞘， 有保护肌腱，减小磨察力的作用