髌股关节生物力学浅
张峻,候筱魁. 髌骨的生物力学研究进展[J]. 医用生物力学,2004,(02):120-125.
股骨的解剖
内侧股骨与外侧部股骨的骨节有不同的曲率半径 内髁比外髁略狭窄，外髁更接近椭圆形 髌面
内侧
外侧
内侧
髁 间 窝 外侧
孙久一. 国人全膝关节置换股骨截骨面形态测量学研究[D].第二军医大学,2008.
髌骨
直径: 30-55mm 厚度:19-26mm 两面凹的关节软骨有4-7mm厚
邱玲,郑旭,袁松柏. Q角的理论与临床应用思考[J]. 中国康复,2009,24(04):275-276.
屈膝90°位Q角
屈膝90°位Q角 也称为结节-滑车角
测量髌骨中心到胫骨结节中 心连线与股骨内外髁连线的垂 线之间的夹角 正常为0° 超过10°，提示胫骨结节 过度外偏 比传统伸膝位测量Q角准确
髌股关节的功能解剖
内侧关节面压力> 外侧
内侧关节面髌骨 软化率较高
Huberti HH , Hay es WC . Patellofemo ral contact pressure[ J ] . J Bone Joint Surg , 1984 , 66A : 715 -724
髌骨在髌股关节活动中的的作用
髌股关节运动过程中受力情况
膝屈5°
35° Q
35°
P J
80°
Q
80°
膝屈90° A
P
J
B
髌骨在与股骨不同接触时对两侧力臂的影响
注：髌腱的力(FL) 股四头肌的力(FQ)
Huberti HH , Hay es WC . Patellofemo ral contact pressure[ J ] . J Bone Joint Surg , 1984 , 66A : 715 -724
维持髌股对合的平衡机制
伸膝装置、内外侧支持带、肌力、股胫角和 股胫间的Screw-home机制、Q角、髌骨位置、 髁间槽发育程度、外力等，因此，良好的髌股 周围结构及其力学平衡，对维持髌股的正常排 列和稳定具有重要的作用。
Q角
定义：从髂前上棘到髌 骨中点连线代表股四头 肌牵拉力线，从髌骨中 点到胫骨结节连线与股 四头肌牵拉力线相交之 角即为Q角
Insall-Salvati指数
A：髌韧带长度 B：髌骨长度 A/B为Insall-Salvati指数 正常为1，>1.2 高位髌骨，<0.8低位髌骨 优点：不受屈膝角度影响，易于操作。 缺点：
需依赖髌骨下极和胫骨结节解剖位置 不能用于评估胫骨结节移位效果
Blackburne-Peel指数
髌骨切除的结果
1.股四头肌的肌力臂减小，髌腱至 运动轴心减小2cm
肌力下降30% 屈膝位伸膝力量增加约20% 患者常不能完成最后10-15%伸膝 2.切除后，肌腱在滑车上摩擦
股骨髁软骨磨损 3.伸膝过程肌力的增加，导致胫骨 关节应力增加
胫骨关节软骨退变
金丽颖. 髌骨对膝关节运动影响的生物力学分析 , 山东体育学院学报, 2008 (02). Amis AA , Farahmand F. Biomechanics of the knee extenso r mechanism[ J ] . K nee , 1996 , 3 : 73 -80
髌骨结构位置的评估
Caton-Deschamps指数 Insall-Salvati指数 Blackburne-Peel指数
Caton-Deschamps指数
A：髌骨关节面最低点到胫骨平台轮廓 前上角的距离 B：髌骨关节面长度 A/B为Caton指数 正常为1，>1.2 高位髌骨，<0.6低位髌骨 优点：易于规划和评估胫骨结节移位效 果。术中仍需实际测量和调整。 缺点：10%难分辨胫骨前上缘。
A：髌骨关节面最低点到胫骨平台延长线的垂直距 离 B：髌骨关节面的长度 A/B为Blackburne-Peel指数 正常为0.8，>1.0 高位髌骨，<0.5低位髌骨 优点：不受屈膝角度影响；
可以评估胫骨结节移位或胫骨高位 截骨术后髌骨高度。 缺点：髌骨形态异常影响分辨关节面长度； 胫骨平台延长线需较高精度； 胫骨平台后倾影响垂直距离。
ห้องสมุดไป่ตู้
髌股关节的变化
髌股关节运动过程髌骨关节面变化
屈膝20°——开始接触 （2.6）
屈膝45°——髌骨中1/3 与滑车中部开始接触
(3.1) 屈膝90°——髌骨上1/3 与滑车上部开始接触
（4.1） 屈膝120°——髌骨内外 侧面与 滑车开始接触
（4.6）
Bull AM J , Katchburian M V , Shih YF , et al. S tandardisation of the description of patellofemoral mo tion and comparison between different technique[ J] . Knee Surg , Spor ts T raumatol, A rthrosc, 2002 , 10 : 184 -193 .
髌骨的功能是增强伸膝 肌力量，这一目的是通 过延长伸膝装置的力臂 而实现的。股四头肌可 以较短的收缩产生很大 的位移。
同时髌骨也能帮助分布 伸膝装置与股骨髁远端 之间的接触应力
并作为籽骨为股四头肌 腱和髌韧带提供附着。
张峻,候筱魁. 髌骨的生物力学研究进展[J]. 医用生物力学,2004,(02):120-125.
Anthropometric measurements of the human knee:correlation to the sizing of current knee arthroplasty systems. Hitt K,Shurman JR,Greene K,et al. Journal of Bone and Joint Surgery British Volume . 2003
正中的垂直 的背脊
外侧
内侧
张峻,候筱魁. 髌骨的生物力学研究进展[J]. 医用生物力学,2004,(02):120-125.
髌骨在髌股关节的功能解剖
（1）骨性结构 髌骨为膝提供两个重要的生物力学功能：它在整个运动范围 内借延长股四头肌力臂帮助膝伸直；并以增加髌骨与股骨间 的接触面来改善股骨上的压力分布。
Q角的意义
• 评估下肢力线, 反映下肢的 力线问题可以估计髌骨向 外侧移动的程度。
• 作为治疗方案的主要衡量 标准
• 伸膝装置外翻角的反映： 胫股关节伸直过程中的扣 锁机制使胫骨结节向外移 位。（随着股四头肌的收 缩, 膝关节完全伸直, 髌骨 从股骨髁滑车沟中滑出, 通 过此过程中的髋关节内旋 、胫骨相对股骨的外旋, 胫 骨结节向外移位, 形成 Q 角）
谢谢
髌股关节受力
膝关节活动时髌股关节的受力
合力大小相同，方 向相反，并通过髌 骨传递
膝关节活动时髌股关节的受力（PFJR）
膝关节完全伸直 时 , 髌股关节的 作用力接近为零 , 随膝关节的屈 曲PFJR 会逐渐 增加
张峻,候筱魁. 髌骨的生物力学研究进展[J]. 医用生物力学,2004,(02):120-125.
髌骨的生物力学浅识
重庆医科大学附属第一医院
髌股关节
静态的髌骨与股骨 动态的髌股关节
股骨的解剖
股骨滑车-位于股骨远端前部
，其中央有一前后走向的切 迹将股骨远端分为内、外两 部分
髁间窝-位于内外股骨后髁之
间，附着有交叉韧带
股骨髁-位于股骨远端后部，
分为股骨内髁、股骨外髁； 股骨外髁弧度大于内髁且较 为突前，股骨内髁向后延伸
膝关节解剖概要与生物力学特点生物力学
膝关节解剖概要与生物力学特点生物力学 2009-07-01 21:37:01 阅读256 评论0 字号：大中小一、膝关节的构成(一)骨性结构膝关节由股骨远端、胫骨近端和髌骨共同组成，其中髌骨与股骨滑车组成髌股关节，股骨内、外髁与胫骨内，外髁分别组成内、外侧胫股关节。
在关节分类上，膝关节是滑膜关节(synovial joint)。
髌骨是人体内最大的籽骨，它与股四头肌、髌腱共同组成伸肌装置(extensor apparatus)。
蘸骨厚度约2~3cm，其中关节软骨最厚处可达5mm。
髂骨后表面的上3/4为关节面，由纵向的中央嵴、内侧峭分为外侧关节面、内侧关节面和奇面或称第3面(theoddfacet．thirdfacet)；内、外侧关节面又被两条横嵴划分为上、中、下三部分，故共计有七个关节面。
髌骨后表面的下1/4位于关节外，是髌腱的附着点。
股骨远端的前部称为滑车(trochlea)，其正中有一前后方向的切迹将之分为内、外两部分，滑车切迹向后延伸为髁间切迹(intercondylar notch．ICN)，向前上延伸止于滑车上隐窝。
股骨远端的后部为股骨髁(femoral condylars)，由ICN分为股骨内髁和股骨外髁，分别与内、外滑车相延续，构成凸起的股骨关节面。
从侧面观，股骨外髁弧度大于内髁且较内髁更突前，而内髁比外髁更加向后延伸。
参与构成膝关节的胫骨平台并非绝对水平，而是在一定程度上呈由前向后逐渐下降的趋势，即所谓胫骨平台后倾角。
胫骨平台中央有一前一后两个髁间棘，其周围为半月板和交叉韧带的附着处。
外侧胫骨关节面的前l/3为一逐渐上升的凹面，而后2/3则呈逐渐下降的凹面。
内侧胫骨关节面则呈一种碗形的凹陷。
如此，凸起的股骨关节面和凹陷的胫骨关节面彼此吻合，使膝关节得以在矢状面上作伸屈活动；然而外侧胫骨关节面的特征性凹陷结构又使得外侧胫股关节面并非完全吻合，从而允许膝关节在水平面上有一定的旋转活动。
骨生物力学(4学时)
（ occupation ）、健康保健（ health maintenance ）
和医生对病人治疗（medical patient care）方面的应
用被很好的认识并且有高度的有效性和实用性。
骨骼生物力学是生物力学的重要分支,尽管骨力学的 研究已有上百年的历史，但至今仍有许多问题处于 有待深入研究的状态。
绪论绪论骨力学与骨伤科疾病的关系骨力学与骨伤科疾病的关系骨材料的力学特性骨材料的力学特性及其实验研究方法及其实验研究方法骨质疏松症骨质疏松症骨折治疗与临床应用骨折治疗与临床应用绪论绪论骨力学与骨伤科疾病的关系骨力学与骨伤科疾病的关系骨材料的力学特性骨材料的力学特性及其实验研究方法及其实验研究方法骨质疏松症骨质疏松症骨折治疗与临床应用骨折治疗与临床应用骨骼生物力学的临床应用举例第一节绪论第一节绪论一一
de Vinci, Vesalius Galileo, Borelli Newton, Harvey Marey, Stenonivs, Bell, Duchenne, etc.
（3）分析时期(Analysis Period)
从1850年到1930年,这是一个用理论和实验方法对人类和动物骨骼肌肉 系统进行广范分析的时期。俄国、德国和法国各专业学派均致力于这方 面的研究，他们主要是从基础科学的观点结合有限的医学应用进行研究。 由德国的Wolff和Roux、美国的Koch和几个其他的研究者建立了各种有 关于骨骼结构与其负力功能之间的相关性理论。丹麦的Stenonis进行了 类似骨骼而与肌肉相关的研究。Bernstein在1926年出版了他的有关 “生物力学”的论文，文中对长骨、下肢及颞下颌关节负荷力及人类步 态分析进行了大量研究。尽管这些以肌肉骨骼生物力学为主题的理论研 究是非常重要而具革命性，但这些研究在这个时期面临各种困难，主要 是因为欧美各国正面临如火如荼的工业革命期间，它吸引了众多科学和 工程方面的人才并用尽了所有的研究发展投资的基金。医疗和生物研究 与应用也受到同样的影响，因为大多数的医师随着无菌技术的进展和麻
《膝关节肌骨系统生物力学分析》
《膝关节肌骨系统生物力学分析》篇一一、引言膝关节是人体最重要的承重关节之一，负责维持下肢的运动平衡。
随着生活水平的提高和运动习惯的改变，膝关节损伤问题日益突出，这要求我们更深入地理解其生物力学特性。
本文将详细分析膝关节肌骨系统的生物力学结构，以及其工作机制与运动功能的关联性。
二、膝关节的解剖结构膝关节主要由股骨、胫骨、髌骨及相关的韧带、软骨和肌肉等构成。
这些骨骼、软组织结构形成了复杂的生物力学系统，支撑并协助下肢运动。
其中，股四头肌和腘绳肌等肌肉的收缩和舒张，对维持膝关节的稳定性和运动功能至关重要。
三、膝关节肌骨系统的生物力学分析1. 肌肉的生物力学特性膝关节的肌肉主要分为伸肌和屈肌两类。
伸肌主要是股四头肌，而屈肌包括腘绳肌等。
这些肌肉的收缩力及运动模式，直接影响到膝关节的稳定性和运动范围。
当肌肉收缩时，能产生较大的关节扭矩，推动膝关节运动。
此外，肌肉的力量分布及运动协调性对于保持关节稳定性也至关重要。
2. 韧带与软骨的生物力学作用韧带是连接骨骼的重要结构，如膝部的内外侧副韧带、前后交叉韧带等。
它们在维持膝关节稳定性方面起着重要作用。
软骨则能减少关节摩擦，保护关节面免受磨损。
韧带和软骨的生物力学特性对膝关节的功能起着决定性作用。
当这些结构受损时，会直接影响到膝关节的生物力学平衡和功能发挥。
3. 骨组织的生物力学特点股骨、胫骨等骨组织在膝关节运动中起到支撑和传导力量的作用。
骨组织的生物力学特性决定了其在不同运动状态下的应力分布和承受能力。
在膝关节运动过程中，骨组织需要承受来自肌肉收缩和韧带牵拉产生的各种力量，保持关节的稳定性和灵活性。
四、膝关节肌骨系统生物力学的应用1. 运动康复了解膝关节肌骨系统的生物力学特性对于运动康复具有重要意义。
通过分析患者的肌肉力量、关节稳定性及运动协调性等生物力学参数，可以制定针对性的康复方案，帮助患者恢复关节功能。
2. 运动损伤预防与治疗通过分析膝关节的运动机制和生物力学特性，可以预防和治疗因肌肉、韧带、软骨或骨组织损伤引起的运动障碍。
髌骨对膝关节运动影响的生物力学分析
肌拉力 角都小 于 ４。导 致 骨骼 肌 的加 固分 力 大 于转 动分 力 。 ５，
在膝关节运 动中， 骨厚 度 的加 厚 ， 助 于膝关 节 围绕额 状轴 髌 有 在矢状 面内做伸 运 动 ， 以增大 股 四头肌 的转 动分 力 ， 同时增大
节 。髌 骨是构成膝关节的骨之一 ， 的存 在可加大 股 四头肌 的 它 肌力臂 ， 为此肌收 缩 ， 尤其 是为伸 膝动作 创 造 了 良好 的力 学条
件。
转 动角速度 ， 根据 线速 度公式 Ｖ＝Ｒ 当转 动半 径不 变 的情况 ∞，
下， 角速度和线速度成正 比。髌骨 的厚度 增大 了髌韧 带在胫骨
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｋｎ ｍａ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｉａ ｅ ｅｓ ｄｒ ｃｌ ｉ ｇ ｎ ｔｅ ｓ ｕ ｔｒ ｓ ｏ ａ ｅｌ ｎ ｕ ｄ ｉｅ ｓ ｆｍｏ ａ ｓ ａ ｅ ｔｋ ｅ ｓｒ ｃ ： ｈ ｉｅ ｔ ｓ ｔｃ ｎ ｌｇｃ ｌｖ ｌ ｉ ｔ ｈ ｎ ｅ ｏ ｈ ｔ ｃ ｅ ｆｐ ｔｌ ａ ｄ ｑ ａ ｒ ｐ ｅ ｒ ’ ｆ ｎ ｅ ｉ ｌ ｅ ｙ ｒ ｕ ａ ｃ ｃ
粗 隆上的角度 ， 髌骨越厚 ， 其角度越 大 ， 四头肌 的肌 力臂也就 股
１ 研 究方 法
１ １ 研究对象 ： ． 实验组为 ８名二 级跳 远运动员（ 男女各 ４名 ） 和 对照组无 运动史 的 ８ 名健康 大学生 （ 女各 ４名 ）年龄 １ 男 ， ８～加 岁 ， 高女子平均 １５ｃ 男子平均 １７锄 。 身 ６ ｍ， ７ １２ 研究方法 ： ． 固定标 尺参照条件下 ， 采用侧 卧 、 仰卧和直立三 种姿势对髌 骨进行 Ｘ光射 线拍 摄 ， 用 ＳＳ １ ． 采 ＰＳ２ ０统计 软件包 ， 对测试数据进行统计学处理 。
关节的生物力学
关节软骨破坏的情况，红箭示：正常的关节软骨面，绿箭示： 增生肥厚的髌下脂肪囊，黄箭示：关节软骨大部分被坡坏， 表面充满肥厚的炎症性血管翳，关节软骨的坏死呈海浪状。
关节软骨的变性及机械应力均可影响着关节软骨的渗透性。 例如，骨性关节炎软骨组织的渗透性较之正常组织大。
3、润滑作用： 关节软骨在使两个关节骨面更好适应、吸收能量减缓冲击力
同时，对关节润滑有着重要的影响
4、磨损： 关节软骨的磨损包括承载面之间相互作用引起的界面磨损和
承载面变形引起的疲劳性磨损两个形式。 如果两承载面接触，可因粘连或研磨而产生界面磨损。
一、应力-应变曲线
在肌腱和韧带中，胶原纤维和弹性纤维的排列不同，以满足 各种不同的功能要求。肌腱中的纤维几乎完全是平行排列的，这 使它能够承受很高的拉伸载荷。韧带的排列主要根据功能而定。 纤维在受载和不受载的情况下也有不同的状况。不受载是，纤维 呈波浪形，受载后，纤维被拉直。
胶原纤维-拉伸试验
弹性纤维-拉伸试验
（2）、肌肉工作的协同与控制
4、关节负压 由于关节内压低于关节外的气压，关 节内外的压差在维持关节的稳定性方面也有着重要意 义。
例如：肩关节能负担整个上肢的重量（约为体重的1/20），若 破坏了肩关节的关节囊，则不能负担。
（三）关节的力和力矩
力臂问题： 大部分的相对比较小，小腿三头肌是唯一一个的大力臂。 由此分出：省力杠杆、平衡杠杆、速度杠杆。
（二）、髋关节： 1、髋关节解剖：
பைடு நூலகம்
从筋骨的力学特性探讨膝关节软骨-软骨下骨稳态失衡的生物力学机制
从筋骨的力学特性探讨膝关节软骨-软骨下骨稳态失衡的生物力学机制膝关节是人体非常重要的关节之一，它承担着支撑身体重量、行走、跑步等活动的重要功能。
膝关节的功能受软骨-软骨下骨稳态的影响，而膝关节软骨-软骨下骨稳态的失衡常导致膝关节疾病的发生。
本文将从筋骨的力学特性出发，探讨膝关节软骨-软骨下骨稳态失衡的生物力学机制。
我们来看一下人体膝关节的结构。
膝关节是由股骨、胫骨和髌骨组成的，其中股骨上端与胫骨下端之间的接触面被称为膝关节的内侧间隙。
在内侧间隙中，软骨和软骨下骨共同构成了关节组织。
软骨是一种光滑、弹性较好的组织，它在关节运动时起到了减震和保护骨头的作用。
而软骨下骨则是股骨和胫骨之间的骨头结构，它的生物力学特性对膝关节的稳定起着至关重要的作用。
接着，我们来探讨筋骨的力学特性。
筋骨是连接肌肉和骨骼的组织，它在人体运动中起着传递力量和支撑身体的作用。
筋骨在运动中会受到拉伸、弯曲和扭转等多种力的作用，因此它的力学特性对于膝关节软骨-软骨下骨稳态的维持起着重要的作用。
在正常情况下，筋骨能够承受一定范围内的力量，并且具有一定的弹性。
当筋骨受到过大的力量作用或者长期的不良负荷时，它的力学特性就会发生改变，导致膝关节软骨-软骨下骨稳态失衡。
膝关节软骨-软骨下骨稳态失衡的生物力学机制可以从以下几个方面来解释。
长期的不良负荷会导致筋骨的力学特性发生改变，使得它不能有效地传递和承受力量。
这样一来，膝关节在运动时就会受到更大的力量作用，软骨和软骨下骨也会承受更大的压力，从而导致它们的退化和磨损。
筋骨的力学特性改变还会影响到肌肉的运动和控制，使得膝关节在运动过程中失去了原本的稳定性和平衡性。
长期的不良负荷也会引起膝关节的炎症和纤维化，导致软骨和软骨下骨的结构和功能发生改变，进一步加剧了膝关节软骨-软骨下骨稳态的失衡。
针对膝关节软骨-软骨下骨稳态失衡的生物力学机制，我们应该采取一系列措施来预防和治疗。
要合理安排运动和休息，避免长时间站立和过度运动。
关节的生物力学
软骨性连接
纤维性连接
• 动关节有：
• 滑膜连接（Synovial joints） • 动关节的两块骨之间会有腔隙。关节面会有关节软骨。整 个关节在外形上是一个关节囊.它由 • 外面的纤维膜 Membrana fibrosa （致密结缔组织） • 内面的滑膜 Membrana synovialis (一类似表皮组织的 结缔组织） • 关节韧带启动加固关节的作用。关节韧带分为囊外韧带和 囊内韧带两种。后者会部分过渡成为滑膜。 • 关节囊内有腔隙关节腔。内有粘性液体填充，称为滑液， 它是滑液膜的分泌物。
• • • • • •
自由度2 Flexion（弯曲） 120–140 Extension （伸展）0 Medial rotation （内旋）30 Lateral rotation （外旋）40 当身体有大的冲击时，如起跳，爬行，膝关节承 受的压力是身体的数倍。但是膝盖周边复杂的骨 和韧带加上肌肉都能很好的动态调节，时刻维持 着其稳定性。
• • • • • • • •
自由度 3 Flexion（弯曲） 90–120 Extension（伸展） 10–20 Abduction（外展） 30–45 Medial rotation（旋内） 30–40 Lateral rotation（旋外） 60 Circumduction Complete 在单脚站立的时候，髋关节承受3倍体重（BW） 的力量。大步行走或者跑步时，可能会增加到体 重的6倍左右
球窝关节
枢纽关节
车轴关节
椭球关节
鞍形关节
关节动力学
• 简单的说就是关节受到的力及其运动情况。但实 际运动过程中各个组织的受力，运动，变化又是 很复杂的。
数据分析
• 数据收集
从筋骨的力学特性探讨膝关节软骨
从筋骨的力学特性探讨膝关节软骨膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是在生物力学因素和生物学因素的共同作用下，引起膝关节结构和功能损害的一种慢性、进展性骨关节疾病，以关节软骨退变和软骨下骨重建为主要特征，以疼痛、活动障碍为主要临床表现，属中医学“痿痹”范畴[1-3]。
KOA病在筋骨，病位在肝肾。
生理上，筋骨互约互用，处于骨正筋柔的状态;病理上，筋骨相互影响，应于肝肾。
软骨与软骨下骨分别屬于“筋”与“骨”的范畴，从力学角度，软骨具有扩散、传递载荷，缓冲振动，减少关节面磨损等作用;软骨下骨具有支撑、协同、营养软骨的作用。
软骨与软骨下骨协同作用，维系关节内稳态。
因此，本文在中医整体观与平衡观的指导下，以筋骨互用为切入点，采用综合-分析-归纳的方法，从不同角度探讨膝关节软骨-软骨下骨稳态失衡的生物力学机制。
1 KOA软骨-软骨下骨稳态失衡的结构基础与力学机制筋骨是维系膝关节动静力稳定性的核心要素，肌肉、韧带、软骨、滑膜、关节囊，以及血管与神经等属中医学“筋”的范畴，而股骨髁、胫骨髁以及髌骨属中医学“骨”的范畴。
“膝者筋之府”，筋会于节，足三阴三阳经筋结聚于膝关节，且诸筋精气深会于外1/ 7辅骨的膝周处。
筋维络关节以立身，是维持正常下肢力线的关键组成部分，通过维系下肢髋-膝-踝链的平衡，在维持形态、步态、运动功能等方面发挥重要的作用。
膝骨的杠杆作用对运动功能发挥重要作用，当骨解剖结构异常，出现骨性咬合改变，导致股骨髁与胫骨平台间的压应力发生偏移，继而出现软骨退变、软骨下骨囊变和骨赘等病理变化。
生物力学是膝关节筋骨失衡的关键因素，软骨与软骨下骨分别属于“筋”与“骨”的范畴，两者之间是一个协调平衡的动态负重单元，通过吸收、分配与转移关节受到的力学负荷，以及相关代谢，维持关节的形态和内环境稳态。
当软骨和软骨下骨构成的筋骨复合单元失和时，打破了相互之间的动静力平衡，不能约束、维持各自正常的活动范围，则表现为“骨错缝、筋出槽”等病理变化。
骨骼肌肉生物力学一般知识
骨骼肌肉系统生物力学一般知识一、骨骼生物力学（一）一般知识骨骼系统是人体重要的力学支柱，不仅承受着各种载荷，还为肌肉提供可靠的动力联系和附着点。
骨组织主要由骨细胞、有机纤维、粘蛋白、无机结晶体和水组成。
其生物活性来源于骨细胞。
胶原纤维借助粘蛋白的结合形成网状支架，微小的羟磷灰石晶粒充填于网状支架并牢固的附着与纤维表面，这种结构具有较好的弹性和韧性，还具有较大的强度和刚度，胶原平行有序排列并与基质结成片状骨板，是形成密质骨的单元。
胶原与基质粘附交错无序则形成棒状骨小梁，是形成疏质骨的单元。
其力学性质受人的年龄、性别、部位等因素影响。
骨的变形以弯曲和扭转最为常见，弯曲是沿特定方向上连续变化的线应变的分布，扭转是沿特定方向上的角应变的连续变化。
骨骼的层状结构充分发挥了其力学性能。
（二）应力对骨生长的作用应力刺激对骨的强度和功能的维持有积极的意义，骨是再生和修复的生物活性材料，有机体内的骨处于增值和再吸收两种相反过程中，此过程受很多因素的影响，如应力、年龄、性别以及某些激素水平，但应力是比较重要的因素。
研究表明，骨胳都有其适宜的应力范围，应力过高或过低都会使其吸收加快。
一般认为，机械应力对骨组织是有效地刺激。
骨的力学特性是由其物质组成、骨量、和几何结构1决定的，当面临机械应力刺激时，常常出现适应性的变化，否则将会发生骨折。
负重对维持骨小梁的连续性、提高交叉区面积起积极作用施加于骨组织上的机械应力可引起骨骼的变形，这种变形导致成骨细胞活性增加，破骨细胞活性抑制。
如瘫痪的患者，骨胳长期缺乏肌肉运动的应力作用，使骨吸收加快，产生骨质疏松。
另外，失重也可造成骨钙丢失。
骨的重建是骨对应力的适应，骨在需要应力的部位生长，在不需要的部位吸收。
制动或活动减少时，骨缺乏应力刺激而出现骨膜下骨质吸收，骨的强度降低。
相反，反复承受高应力的作用，可引起骨膜下的骨质增生。
二、肌肉的生物力学（一）肌肉的分型骨骼肌按其在运动中的作用不同，分为原动肌、拮抗肌、固定肌和协同肌。
骨、关节、肌肉的生物力学
骨、关节、肌肉的生物力学第一节骨的生物力学人体共有206块骨，其功能是对人体起支持、运动和保护的作用。
骨的外部形态和内部结构不论是从解剖学还是生物力学的角度来看，都是十分复杂的。
这种复杂性是由骨的功能适应性所决定的。
骨的功能适应性，是指对所担负工作的适应能力。
从力学观点来看，骨是理想的等强度优化结构。
它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。
一、骨的生物力学特征（一）骨对外力作用的反应1．骨对简单（单纯）外力作用的反应（1）拉伸：拉伸载荷是自骨的表面向外施加相等而反向的载荷，在骨内部产生拉应力和拉应变。
例，单杠悬垂时上肢骨的受力。
（2）压缩：压缩载荷为加于骨表面的向内而反向的载荷，在骨内部产生压应力和压应变。
例，举重举起后上肢和下肢骨的受力。
（3）弯曲：使骨沿其轴线发生弯曲的载荷称为弯曲载荷。
在弯曲负荷下，骨骼内不同时产生拉应力（凸侧）和压应力（凹侧）。
在最外侧，拉应力和压应力最大，向内逐渐减小，在应力为零的交界处会出现一个不受力作用的“中性轴“。
例，负重弯举（杠铃）时前臂的受力。
（4）剪切：标准的剪切载荷是一对大小相等，方向相反，作用线相距很近的力的作用，有使骨发生错动（剪切）的趋势（图3-1），在骨骼内部的剪切面产生剪应力。
例，人体运动小腿制动时，股骨髁在胫骨平台上的滑动产生剪应力。
（5）扭转：骨骼受到外力偶的作用而受到的载荷，在骨的内部产生剪应力。
例，掷铁饼出手时支撑腿的受力。
2．骨对复合（实际）外力作用的反应在人体运动中，受到纯粹的上述某一种载荷的情况很少见，大量出现的是复合载荷。
复合载荷即是同时受到上述两个或两个以上的载荷作用（分别以人行走和小跑时成人胫骨前内侧面的应力为例）。
（二）骨结构的生物力学特征骨的结构被广泛认为通过进化过程得到了最优化的设计：即在特定的载荷环境下得到重量最轻的结构。