（2).骨松质结构特征与应力适应性
★骨松质的网格形式与其结构密度有密切关系。 不同部位骨松质具有着不同类型的显微结构。 ★骨松质的结构密度与其所受的应力大小成正比.
在密度相对较低的骨松质部位，骨小梁主要表现为开放型的针状结构； 在密度相对较高的骨松质部位，形成封闭式的片状结构； 中等密度时，结构由针状和片状网格混合而成。
★骨小梁的排列方向依赖于作用在骨松质上的应力的大小、方向和力的类型。
（3）骨松质粘弹性性质与蠕变
骨松质具有粘弹性性质和蠕变性质，在一定应力作用下，其蠕变将随时间而变化，蠕变在开始时速度快，继之变慢，最后速度又变快。 六、运动对骨的力学性能的影响
* 人体从出生后骨骼所受的外力,即使骨产生形变的外源性机械力可概括为内源性肌肉收缩力与外源性反作用力.这些力对骨生长发育的调控主要通过调节软骨内生长与骨化、关节软骨的发育、以及软骨周缘/ 骨膜的骨化和软骨内成骨.
* 从生物力学的角度来看,经常进行运动训练或体育锻炼,相当于营造一个新的骨的受力环境（条件）.根据骨的功能适应性原理,骨不仅在一些不变的外力环境下能表现出承受负荷（力）的优越性,而且在外力条件发生变化时,能通过内部调整,以有利的新的结构的形式来适应新的外部环境.运动对骨的影响,也就是骨对特定环境下力的变化的功能适应性的表现.决定骨的功能适应性的因素除了外部形态之外,还有截面形状,材料沿各方向的分布规律,内部结构等.
(一)适宜应力对骨的力学性能的良好影响
1．体育锻炼对骨的力学性能的良好影响 综合目前研究结果,机械力学信号可转化成 促进成骨的生化信号.长期坚持体育锻炼对 骨骼的影响:
(1)促进未成年骨骼峰值骨量的增加;
(2)对成年骨骼的影响表现为一定程度的骨 量增加或保持骨量;
(3)对绝经后妇女或老年人骨骼的影响在于 尽量减少骨量的丢失速度;
(4)可使骨密质增厚、骨变粗； (5)骨面肌肉附着处突起明显；
(6)骨小梁的排列根据拉（张）应力和压应力的方向排列更加整齐而有规律.
这是由于骨的新陈代谢加强,骨的血液循环得到改善,从而在形态结构上产生良好的结果.随着形态结构的变化,骨变得更加粗壮和坚固,抗弯曲、抗压缩和抗扭转载荷的能力都有提高.
当体育锻炼停止后,骨所获得的变化就会慢慢消失.因此,体育锻炼应经常化,锻炼的项目要多样化.专项训练与全面训练相结合.
2．不同运动项目对骨的力学性能的影响
* 研究表明,体育锻炼的项目不同,对人体各部分骨的影响也不同.
* 经常从事下肢活动的跑、跳项目的运动员,对下肢骨影响较大,对上肢骨影响较小.
* 经常练习举重的运动员,对上肢和下肢的影响都较大.又如从事多年训练的跳远运动员,踏跳脚的
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第二跖骨直径增大,芭蕾舞演员的第二、第三跖骨的骨密质,足球运动员第一跖骨的骨密质都有增厚.拳击运动员桡骨骨密质也明显增厚. 3．适宜应力原则
* 骨骼对体育运动的生物力学适应性本质上是骨骼系统对机械力信号（应力）的应变. * (1)有利的运动负荷及强度导致的骨应变会诱导骨量增加和骨的结构改善； * (2)应变过大则造成骨组织微损伤和出现疲劳性骨折; * (3)应变过小或出现废用则导致骨质流失过快. * 因此对骨存在一个最佳的合适应力范围.
* 骨骼的废用（如卧床、肢体固定或失重）对骨的影响也应受到重视.事实上,大量研究已证实骨骼废用使骨密度下降和骨结构受损的速度远比体育锻炼对骨的有益影响快得多,而且恢复时间长且困难.一旦发生由于上述原因造成的骨质快速丢失,如何制定有效的以体育运动为主的康复训练计划仍缺乏研究,这应是今后的重点研究方向之一.
疲劳性骨折 * 病例导入：
患者：姚某 性别：男 年龄：31 职业：运动员 病史：
2005.6左脚踝，接受左脚踝的骨 刺去除手术。 2005.12姚明的右脚大脚趾发炎。 2005.12右脚大脚趾，进行根治。
2006.4左脚跖骨骨裂，手术后在姚明受伤的左脚植入一颗钢钉以帮助骨头复原。 2006.12左腿胫骨骨裂。
2008.3修复了自己遭遇应力性骨折的左脚。 2009年.5被确诊为左脚骨裂.
2010年.12左脚再次应力性骨折。
2011年1完成左脚踝应力性骨折的修复手术。 疲劳性骨折
* 疲劳骨折（fatigue fracture）/应力骨折（stress fracture）
是一种在运动中常见的低应力性骨折.当骨受低重复载荷作用时,常可观察到疲劳细微骨折.疲劳骨折的产生不仅与载荷的大小和循环次数有关,而且还与载荷的频率有关.因为骨具有一定的修复重建功能（功能适应性）,所以只有当疲劳断裂过程超过骨重建过程时疲劳骨折才会发生.肌肉疲劳可以看作是下肢疲劳的一个原因。 * 特点：骨折和修复同时进行。
疲劳性骨折 影像学表现：
不完全性横行骨折、断裂 的骨皮质局部增生硬化， 骨髓腔消失，过度骨质增 生可将骨折线掩盖，高KV 或CT检查显示清楚。 疲劳性骨折
（1）疲劳性骨折的好发部位 最常发生在下肢骨，
其次是上肢骨和躯干骨。
下肢骨骨折可发生在股骨、髌骨、腓骨、
胫骨、内踝、距骨、跖骨、跟骨等处，其中，以胫骨、腓骨和跖骨更多见。
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疲劳性骨折
（2）疲劳性骨折的生物力学原理 有关疲劳性骨折的发生原因， 目前不同学者持有不同的观点。 概括起来有以下几种观点：
其一，肌疲劳是导致疲劳性骨折发生的一个重要原因。 其二，肌牵拉是导致疲劳性骨折另一原因。 其三，骨钙质减少。
其他，维生素、酸中毒以及生物电现象等均可能与疲劳性骨折有关。 疲劳性骨折 疲劳性骨折
* （3）疲劳骨折-治疗原则 疲劳性骨折
（4）应力性骨折（疲劳性骨折）的预防
①避免长时间高频率的单一负重的跑跳训练。
②正确选择运动场地。过硬的运动场地，往往是应力性骨折的重要诱发因素。
③充分的准备活动。使肌、肌腱得到舒张、伸展，提高其柔韧性和抗疲劳的能力。 ④早期发现，早期处理。早期发现，早期处理可以有效地预防应力性骨折的发生。 ⑤饮食调节 增加膳食中钙及蛋白质等的摄人量。
(二)骨的运动损伤及防治
* 随着人们生活和医疗水平的提高,体育和娱乐活动在生活中所占的比例日益增大.意外事故就上升成为青壮年死亡的首要原因.因此,对身体各部分的保护和伤后的诊断、治疗就成了一项重要的研究课题.骨折是运动性损伤中最常见的损伤之一,以下从骨折的断裂形式及载荷方式,骨折治疗的生物力学以及常见的骨的损伤机制加以讨论. 1．骨折的断裂形式及载荷方式
* 如果作用于骨骼上的载荷超过骨所能承受的强度极限,就会引起的骨折. * (1)拉伸载荷引起的骨折常见于跟骨. * 第5跖骨基底靠近腓骨短肌附着处的 * 骨折以及跟腱靠近附着处的跟骨骨 * 折都是由于拉力产生的骨折.
* (2)压缩载荷引起的骨折常见于椎体. * 有时由于肌肉异常强烈的收缩,也可 * 产生关节内压缩型骨折.
* (3)纯弯曲载荷造成的骨折不多见,常见的是侧力弯曲载荷,.从侧面和后面对小腿腓骨击打极易造成这种骨折.因此,足球比赛规则严禁从侧面和后面铲击小腿.
* (4)剪切载荷引起的骨折常见于跟骨、股骨髁与胫骨平台的剪切破坏,变形后产生相对位置变动. * (5)纯扭转载荷引起的骨折比较少见,它多半是和其它的载荷形式组合在一起而引起的.
* 实际情况下的骨折绝大部分是由复合载荷引起的.例如图1-2和图1-3所示的行走和跑步,胫骨上各种载荷交织交替出现.
* 骨折的类型
2．骨折治疗的生物力学原理
* 如果作用于骨骼上的载荷超过骨所能承受的强度极限,就会引起骨折.骨折治疗就是将骨折移位整复,并促进骨重建过程,使之愈合恢复原有的强度和刚度.
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* 在骨折治疗过程中应遵循的一条生物力学原则是：充分利用生理功能状况下的力学状态去控制骨重建,而不要干扰或尽量减少干扰骨应承受的力学状态.
* 知识拓展1----骨折固定
* 知识拓展2----骨折愈合的生物力学
* 知识拓展2----骨折愈合的生物力学
1.轴向移动：小的断端轴向移动可刺激骨痂的形成。 2.剪切移动：小的断端轴向剪切移动可减缓骨折的愈合。（阻止血管化和促进纤维组织的分化）
* 七、骨的功能适应性
（一）骨形态结构的功能适应性 骨是有生命的材料。
随着它受到的应力和应变情况，通过自身修复来改变其性质和外形，实现外表的再造。
（二）骨组织结构的功能适应性
骨骼组织为了适应各种力学功能的需要，不仅在形态结构作了最佳搭配，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、发展方式与其所受的应力有关。
例如骨组织的结构与其内部应力分布有关，应力大的部位骨组织密度大，应力小的部位骨密度小。
骨组织能用最少的骨量来满足运动所需的骨强度。
（三）骨塑形、骨重建和年龄相关性骨丢失 骨塑形系指改变骨的形状，
骨重建则是骨转换的一种特殊形式。
在生长期几乎所有的骨面都在进行骨吸收和骨形成，以适应骨长长和长粗的需要。 当骨生长结束后，骨的形成与吸收仍在进行，为骨重建。 30～40岁后，骨形成的速率慢于骨形成，最终的结果是骨量随年龄的增加而降低，骨脆性增加。
2．颅脑的力学性能和损伤分析
* 脑是人和高等动物体内的一个特殊结构,由于它的重要性和易受伤害性,故在结构上受到了最强有力的保护.其保护层是由头皮、颅骨和脑膜组成. (1)颅骨的组成和力学性能
颅骨由23块大小和形状各不相同的骨所组 成,分面颅骨和脑颅骨两部分.脑颅骨共有8 块.脑颅骨形成了一个近似半球形的空腔, 容纳并保护着脑.所以一般主要考虑脑颅骨 的力学性能.
（2）脑损伤机理
* 外力造成的脑损伤机理有如下三种较为流行的假说,分别可以解释部分脑损伤的机理.
* ①压力梯度空穴假说.由于撞击而在脑中产生了压力波,压力波能在颅、脑界面处来回反射,使脑组织间、脑与颅骨间发生了相对运动,导致了脑的损伤.
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