第四章关节的生物力学;目
录;第一节关节结构的生物力学特征;一、关节的基本结构
1.关节面生物力学特征
①关节软骨形态更为适应；
②表面光滑+滑液→减小摩擦系数；
③软骨弹性可以减少摩擦和缓冲撞击，
增加灵活性。;2.关节囊生物力学特征
①纤维层增厚→形成韧带→加强稳定性；
②滑膜层→分泌少量滑液→滑润关节面和滋养关节软骨+吸收作用。
3.关节腔
负压→维持关节的稳定性。;二、关节的辅助结构
1.韧带
增加关节的稳定性、限制关节运动。
2.关节内软骨
增加弹性、减少冲击和振荡、
关节面互相适应（例：半月板、腕三角软骨）。
3.关节盂缘
纤维软骨环→加深关节窝（例：髋关节）。;三、关节的运动和轴
1.运动轴
2.关节的运动形式
屈伸运动；
内收与外展运动；
旋转运动；
环展运动。
;四、关节的运动幅度和测量方法
1.运动幅度
影响因素：
①两关节面弧度差；
②关节周围软组织的性质。
2.测量方法
①关节测角器；
②摄影法；
③电子法。
;第二节人体关节的生物力学;目
录;一、肩关节受力分析
（一）肩关节的生物学特征
1.静力稳定结构（盂肱关节）
骨性结构：肱骨头、肩胛盂。
关节周缘附属结构：盂唇、关节囊。
周围静态韧带：盂肱韧带、喙肱韧带、肩肱韧带。
;2.动力稳定结构（盂肱关节）
肩袖肌群：冈上肌、冈下肌、肩胛下肌、小圆肌。
肱二头肌、肱三头肌。
三角肌。
大圆肌、背阔肌。
胸大肌、胸小肌。;3.运动中的活动模式（盂肱关节）
特点：球窝关节，接触面积小，活动度大。
活动模式：前屈、后伸、外展、内收、旋内、旋外以及环转。;（二）肩关节的力学模式
运动中的力学模式（盂肱关节）
力学模式分析：传递动力和保持平衡。
杠杠平衡原理：
支点：肱骨头中心。
重力合力：肩部载荷来自上肢重量及外来应力负荷。
肌力合力：肌肉收缩力；运动过程中动态变化。
;二、肘关节受力分析
（一）肘关节的生物学特征
1.静力稳定结构
骨性结构：肱骨远端、桡骨小头和尺骨近段。
关节周缘附属结构：关节囊。
;周围静态韧带：肘尺侧副韧带、桡侧副韧带、环状韧带。
;2.动力稳定结构
屈肘肌群：肱肌、肱桡肌、肱二头肌。
伸肘肌群：肱三头肌、肘肌。
旋前肌群：旋前圆肌。
旋后肌群：旋后肌。;3.运动中的活动模式
特点：屈戌关节，接触面积大，活动度小。
活动模式：屈伸幅度可达140°。
过伸10°。
旋前运动80°～90°。
旋后运动80°～90°。;（二）肘关节的力学模式
运动中的力学模式
力学模式分析：传递动力和保持平衡。
1.肌肉收缩力与关节运动轴不完全垂直。
2.肘关节屈曲某角度时，屈肘肌力FM可分解稳定力S与旋转力R，R随屈曲角度变化而变化，与ROM非线性关系。;三、髋关节受力分析
（一）髋关节的生物学特征
1.静力稳定结构
骨性结构：髋臼，股骨头。
关节周缘附属结构：盂唇、关节囊。
;周围静态韧带：髂股韧带（限制大腿过度后伸，保持身体直立姿势）、耻股韧带（限制大腿过度外展及外旋）、坐股韧带（限制大腿内旋）、轮匝韧带（防止股骨头向外侧脱位）、股骨头韧带。
;周围静态韧带
;2.动力稳定结构
内外旋肌群：臀大肌、臀中小肌、梨状肌、闭孔内外肌、股方肌。
屈伸肌群：髂腰肌、阔筋膜张肌、臀大肌、缝匠肌、股四头肌、股二头肌、半腱肌、半膜肌。
内收肌群：耻骨肌、长短收肌、大收肌、股薄肌。
外展肌群：臀中肌、臀小肌、阔筋膜张肌。
;3.运动中的活动模式
特点：球窝关节，接触面积大，活动度小。
活动模式：三平面的运动。
矢状位主要是前屈、后伸；
冠状位是内收、外展；
额状位是内旋、外旋。;（二）髋关节的力学模式
运动中的力学模式
关节受力分析：
主要作用为传递动力和保持平衡。
关节面应力均匀分布在负重的关节面。
负重关节面积与压力成反比。
关节面积变小时，可导致应力集中。
超负荷的应力可导致软骨面受损。
;四、膝关节受力分析
（一）膝关节的生物学特征
1.静力稳定结构
骨性结构：胫骨平台、股骨髁、髌骨。
关节周缘附属结构：半月板、关节囊。
周围静态韧带：膝关节前后交叉韧带、膝后内侧及后外侧复合体结构、髌韧带、髌股韧带、支持带。
;静力稳定结构
;2.动力稳定结构
前侧肌群：股四头肌。
后侧肌群：股二头肌、腘肌、腓肠肌。
侧方肌群：缝匠肌腱、半腱肌腱、半膜肌腱、髂胫束。;3.运动中的活动模式
特点：胫股关节的运动是股骨髁在平台上的滑动。
活动模式：膝关节矢状面ROM。
屈伸0°～140°。
伸膝位时内旋及外旋10°～15°。
屈膝90°时内旋0°～30°。
外旋0°～45°。;（二）膝关节的力学模式
运动中的力学模式
关节受力分析：
1.人体站立时，中心线在膝关节在中心略偏前
非站立状态，在膝关节产生力矩，如弯曲时膝关节承受体重3～5倍体重的应力。
2.半月板起到缓冲震荡