膝关节生物力学
膝关节生物力学与其临床重要性
周跃
·２·
半月软骨的功能
半月软骨的力学结构主要由二个相组成一固相约占２６％；液相约占７４％。主要的功能包括：（１） 承重；（２）冲击的吸收；（３）关节的润滑。如果半月软骨除去，接触面积会变小，造成胫股关节的应力上 升，主要受力在胫骨平台的中央（图１），这种过高的应力有害于剩馀的软骨组织。半月软骨特殊的压缩 韧度和流体通透性（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ），可减弱步态中时有时无作用在膝关节的冲击。对前十字韧带断裂的 病人，半月软骨尤其能发挥稳定关节的功能。
结语
膝关节生物力学包括了几何形态、运动学和动力学三个相互影响的部份，几何形态由膝关节内之解 剖结构和其方向泱定，运动学的限制则由膝关节的几何形态所泱定，动力学更是包含运动学和结构的功 能性表现。三部份中任一的改变即促使整个系统的病变形成。膝关节的复健应以回复其原有表现为目 标，因此对膝关节生物力学通盘的了解，将有助于执行膝关节的医疗工作。
人工关节的进展
王岩
膝关节生物力学与其临床重要性
龙震宇，郑诚功 （国立阳明大学医学工程研究所）
膝关节是人体最大也最复杂的关节，其主要运动除了在矢状面（ｓａｇｉｔｔａｌ ｐｌａｎｅ）的伸曲动作外，还允 许适度的内外转动及少许的内收（ａｄｄｕｃｔｉｏｎ）与外展（ａｂｄｕｃｔｉｏｎ）活动。膝关节特别适合用来说明关节 的生物力学分析。因为即使是简化的分析仍然可得到有用的资料。虽然许多的肌肉作用于膝关节，但每 一时机均有一主要的肌群所操控。膝关节系传递负荷、参与运动、协助保持动量，并提供有关腿部活动 之力偶。膝关节可承受相当大的荷重，且提供人体活动中重要的联动系统（１ｉｎｋａｇｅ）；另一方面因位处 距人体重心较远的位置，体重常有最长的作用力臂，所以膝关节也极易遭受损伤，因此是最需物理治疗 入力投入的重要领域之一。
膝关节解剖和生物力学Popo
• 膝关节置换侧副韧带功 能不全时，需要假体提 供额外的限制性以获得 内外侧的稳定。
Varus/ Valgus Knee 膝内翻和膝外翻
• 通过股骨头中点和踝关节中点可作一直线，正常膝关节中 点应通过此线或稍偏内 • 若膝关节中点太偏内，则为膝外翻 • 若膝关节中点太偏外，则为膝内翻
Flexion Mechanism 屈膝机制
与股骨滑车沟相关节
Anterior/ Posterior Cruciate Ligaments 前后交叉韧带
• 前交叉韧带阻止胫骨前移
• 后交叉韧带阻止胫骨后移
• 屈膝时后交叉韧带提供主要 稳定作用
Medial/ Lateral Collateral Ligaments 内外侧副韧带
• 伸直时紧张以提供内外 侧的稳定性，屈曲时松 弛允许胫骨的旋转 • 内宽外窄，内侧副韧带 较外侧副韧带更重要
• 伸直位：膝关节锁定，侧副韧带紧张，髌骨压力最低。
• 屈曲早期(小于30°)：膝关节解锁，胫骨相对股骨发生内旋， 股骨“Roll-Back”(内侧后移2mm, 外侧后移15mm), 内侧副韧带 松弛，髌骨压力增加，后交叉韧带紧张。 • 屈曲中后期：股骨在胫骨上均匀滚动
Thanks
The Femur 股骨
• 内外髁连线为通髁线，是膝关节的重要参照标志
• 前后髁间窝连线与通髁线垂直 • 股骨髁内大外小，正常人体后髁连线与通髁线约呈3°夹角
Thห้องสมุดไป่ตู้ Tibia 胫骨
The Tibia 胫骨
The Tibia 胫骨
• 内凹外凸，内侧提供稳定性，外侧提供活动度
• 平台后倾3-15度 • 髁间嵴提供半月板和前交叉韧带止点 • 髌韧带止于胫骨结节
膝关节解剖和生物力学PPT.
半月板
半月板是垫在股骨内外侧髁与 胫骨内外侧髁关节面间的两块 半月形纤维软骨板
内侧半月板
较大，C形，前窄后宽
外侧半月板
较小，O形
胫骨平台
内侧平台大于外侧平台 内侧平台中间凹陷，类似“盘”
状 外侧平台前部凹陷，中间凸起，
类似“鞍”状
髌骨的解剖
背面观
正面观
侧面观
关节囊
股骨髁 胫骨平台 髌骨
2、遇到紧急事故不要慌张，运用所学到的自救和互救本领。
1、了解游泳时需要注意的安全常识。
做好来店/电及意向客户的管理
谢谢观看！ ①有效成分 即具有生物活性，发挥主要药效的物质，如生物碱、甙类、挥发油等。
2.严格进出库登记制度，并有专人、专箱（橱）保存，实行两人同时加锁开、关的制度。 根据二次蒸汽是否用作另一蒸发器的加热蒸汽，可将蒸发过程分为单效蒸发和多效蒸发两种。若蒸发器的二次蒸汽直接冷凝而不再利 用，称为单效蒸发。若将前一效的二次蒸汽引至下一效蒸发器作为加热蒸汽，将多个蒸发器串联，使加热蒸汽多次利用的蒸发过程称 为多效蒸发。显然，由于充分利用了二次蒸汽，多效蒸发具有节能降耗的优点。 6．发现自行车被盗，失主应及时报告校保卫处（总务处）协同查处。 （1）当进风温度较低时，热效率较低（40%以下）。 6.体操练习要在教师的指导下相互保护、帮助。 五、严禁在营业或工作期间将安全出口上锁。 通常使用10％以下的稀酸操作，在于维持需要的pH值，否则会导致成分的破坏或水解。为发挥加酸的最好效能，较好地控制其用量， 往往能将酸一次加于最初的少量浸出溶剂中。当酸化溶剂用完后，继续使用单纯的溶剂，完成浸的操作。例如，在最初部分溶剂中加 入0.1％枸椽酸所制得的黄连流浸膏中，小檗碱含量、稳定性优于单用水浸提者。动物生化制剂浸提时，pH值的影响更为显著。 （2）学生必须遵守课堂常规，按时上课，听从指挥、不迟到早退。 为了提高中药疗效，拓宽给药途径，使中药得到国际市场的广泛认可，中药生产正兴起剂型创新的热潮，现在出现了颗粒剂、片剂、 注射剂、气雾剂、滴剂、膜剂等，这些新剂型的共同要求都需要把中药材中的有效成分分离出来，除去药渣，得到浸出的浓溶液或有 效成分的浸出物或有效成分的精制品，才能制成投药途径方便、灵活，疗效好的新剂型。中药提取物制备中成药是中药工业现代化、 中药剂型现代化的重要内容之一。 五、设立和健全各项消防安全制度，包括巡逻、逐级防火检查，用火、用电安全管理，消防器材维护保养，以及火灾事故报告、调查 、处理等制度。 信息安全防范应急预案
人工膝关节仿生结构设计和生物力学关键技术及应用
人工膝关节仿生结构设计和生物力学关键技术及应用摘要：人工膝关节置换手术是治疗严重膝关节疾病的有效方法，随着科技的发展和医疗技术的进步，人工膝关节仿生结构设计和生物力学关键技术也在不断改进和完善。
本文将从仿生结构设计和生物力学两个方面，探讨相关的关键技术和应用。
一、人工膝关节仿生结构设计1. 人工膝关节仿生结构设计原理人工膝关节仿生结构设计的核心原理是模仿人体自然膝关节的结构和功能，使得人工膝关节能够实现与自然膝关节相似的运动和负荷承受能力。
其设计包括关节表面形状、材料选择、螺纹连接等方面。
2. 关节表面形状设计人工膝关节的关节表面形状设计是仿生结构设计的重要组成部分。
通常采用球面和杯形的组合结构，以使得关节在屈伸运动中能够保持相对稳定的接触，并减少摩擦和磨损。
3. 材料选择人工膝关节的材料选择对其仿生结构设计至关重要。
常见的材料包括金属、塑料和陶瓷，不同材料具有不同的机械性能和生物相容性，需要根据患者的具体情况进行选择。
4. 螺纹连接设计人工膝关节的螺纹连接设计是为了使关节能够牢固地植入到骨骼中，以确保其稳定性和持久性。
通过合理的螺纹设计，可以实现关节与骨骼的紧密结合，减少松动和脱位的风险。
二、人工膝关节生物力学关键技术及应用1. 人工膝关节荷载分析人工膝关节的设计需要考虑到生物力学的要求，即在不同活动状态下对人工膝关节施加的力和压力。
采用有限元分析等技术，可以对人工膝关节在站立、行走、跑步等状态下的荷载进行模拟和分析，从而指导其设计和优化。
2. 人工膝关节运动学分析人工膝关节的运动学分析是指对其活动范围、角度和速度等参数进行测量和分析。
通过运动学分析，可以评估人工膝关节的功能和稳定性，并为其仿生结构设计提供参考依据。
3. 人工膝关节磨损和疲劳分析人工膝关节在长期使用过程中容易出现磨损和疲劳现象，因此需要进行磨损和疲劳分析以评估其使用寿命和安全性。
通过仿生学试验和模拟，可以对人工膝关节的磨损和疲劳进行定量分析，为其优化和改进提供数据支持。
足球运动员膝关节损伤的生物力学分析
【 关键词】 足球运动员 ； 关节损伤 ； 膝 生物力学
Ｂｏ ｃ ａ ｉａ Ａ ａ ｓ ｆｈ ｅ ｊ ｒ ｆ ｏｔａｌ ｌｙ ｒ ｉｍｅｈ ｎｃ ｌ ｎ ｌ ｉｏ ｅ ｙ ｓ ｔ Ｋｎ ｅ ｎｕ ｙｏ ｏｂ ｌＰａ ｅｓ Ｉ Ｆ
Ｃ ＨＥＮ Ｌ ａ ｇ ｉｎ
（ｏ ｅｅ ｆ ｈ ｓ ａ Ｅ ｕ ａｉｎ Ｚ ｅ ｇｈ ｕＵ ｉ ｒｉ ， ｈ ｎ ｚｏ ５ ０ ４ Ｈｅ ａ） Ｃ ｌ ｇ ｙｉ ｌ ｄ ｃｔ ， ｈ ｎ ｚｏ ｎｖ ｓｙ Ｚ ｅ ｇｈ ｕ ０ ４ ， ｎ ｎ ｌ ｏＰ ｃ ｏ ｅ ｔ ４
中 州体 育 ・ 林 与 太 极 少
第 ２期
ｚ ｏ ｇ ｈ ｕｔ ｕ ｓ ａ ｌ ｕ ａｊ ｈ ｎ ｚ ｏ ｙ ・ｈ ｏｉ ｙ ｉ ｉ ｎ ｔ
２１ ０ １年 ２月
足 球 运 动员膝 关 节损伤 的生物 力 学分 析
陈 梁
（ 州大学体 育学院 河南郑 州 ４ ０ ４ ） 郑 ５ ０ ４
ｓｅｔ ｅｏ ｎｔｍ ｎ ｉｍｅｈ ｎｃ，ｈ ｅｉ ｒｓａｃ ｅ ｔ ｔｅｃｕｅ ｆ ｎ ｅｉｊｒ ｆｏｔａｌ ｌ ｅｓ ｎ ｓ ｐｃｉ ｆ ａ ｙａ ｄｂｏ ｃ ａ ｉｓ ｔｅｔ ｓ ｅｅｒｈ ｓ ｎｏ ｈ ａ ｓｓ ｅ ｕｙｏ ｏ ｌ ａ ｒ ｄｉ ｖ ａ ｏ ｈ ｓ ｉ ｏｋ ｎ ｆ ｂ ｐｙ ａ ｔ
目 ， 求 运 动 员需 时 常保 持 这 一 体 位 ， 力 点 集 中 ， 要 发 髌 骨 软 骨 面承 受 的压 力很 大 。 这 一 角度 ． 骨 关 节 在 髌 接 触 范 围最 大 。 这 时膝 的稳 定 又 主要 靠 髌 骨维 持 。 而 这 些 解剖 生 理 特点 ．都成 为 髌 骨软 骨 在半 蹲 位 受 伤 的潜 在 因 素 ， 烈 地 撞 击 、 拉 会 使 半 月 板 、 猛 牵 十字 交 叉 韧 带损 伤 ； 到不 同方 向分 力 撞击 。 膝 关 节起 固 受 使
膝关节及全人工膝关节之生物力学探讨
膝关节及全人工膝关节之生物力学探讨膝关节为人体重要关节之一，具有将上半身重量传到足部的功能，并随时调整人体重心(center of gravit)，以达到最省力之步态。
除此之外，膝关节(knee joint)在人体静态及动态活动时可用来之撑身体，致使其稳定性就相当重要。
世界卫生组织在一九九八年公布数据显示全世界约有十三亿五千五百万人患有膝关节炎。
国内每年约有一万个病例会进行置换全人工膝关节手术(total knee arthroplasty, TKA)。
图一为一个全人工膝关节构造与装置示意图。
当患者之关节炎严重时，关节面软骨(subchondral bone)会严重磨损破坏，甚至出现变形，往往会导致疼痛、功能受限及行走不便，以致无法正常活动，此时保守治疗成效不彰，可经由骨科专科医师评估进行人工膝关节置换手术；全人工膝关节置换手术之目的，乃是为长久取代并替换原有关节的功能，但在临床上膝关节置换后所产生之过大的接触应力(contact stress)[3-7]会导致超高分子量聚乙烯层的磨耗(UHMWPE wear)(图二)，进而造成全人工膝关节之置换后失败。
造成过大界面接触应力的因素极多，除了全人工膝关节本身的设计外，手术时的定位不当亦是其中之一[8,9]。
定位不当会造成膝关节承受过高的负载或是关节面间接触面积太小，会导致过高的接触应力产生，伴随着病人日常生活中的周期反复运动，将导致超高分子量聚乙烯层之1磨耗破坏，进而造成置换后失败[4]。
图一、全人工膝关节置换构造图二、全人工膝关节UHMWPE 磨耗2膝关节(knee joint)主要是由股骨髁(femoral condyle)、胫骨平台(tibia)、髌骨(patella)及周围滑膜囊、关节囊、韧带(ligaments)、半月板(meniscus)和肌肉等组织所共同构成(如下图三,四)[2][10]。
膝关节主要包括两个关节面所组成，一为胫股骨关节(tibiofemoral joint)，另一为髌股骨关节(patellofemoral joint)。
膝关节解剖-生物力学和临床检查方法ppt课件 ppt课件
TT-FS (TA-GT)
股骨髁滑车-胫骨结节 水平距离
Goutallier D., Bernageau J. , Lecudonnec B. : RCO 1978
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TT-FS 测量
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Greetings from Geneva
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交叉韧带前面观
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交叉韧带后面观
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前交叉韧带
前交叉韧带使胫骨向前运动
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后交叉韧带
后交叉韧带使胫骨向后运动
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髌骨
2个面
• 人体内最厚的软骨，是膝关节的重要组成部分 • 股四头肌腱内的一块籽骨
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滑车
髌骨关节面是滑车样形态的镜像
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半月板在旋转中移动
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屈曲应力导致 向后角撕裂
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19
关节软骨
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软骨的成分
软骨细胞 : 占净重的5%
细胞外基质:
•水 • II 型胶原 • 蛋白多糖
10-20% 4-7%
65-80%
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股骨和胫骨软骨
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23
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30
髌股关节
形态观: 肢体对齐, 髌骨的前后和旋转 髌骨的高度 滑车的深度 四头肌的长度
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31
四头肌的作用
重复伸展活动 机制（向心作用）=
• 肌腱损伤和附着点病理
过度使用制动功能（偏心作用）=