骨量、年龄和性别之间的关系第63页，共97页，星期日，2025年，2月5日拉伸实验中年轻人和老年人胫骨的应力-应变曲线两者的骨强度相近,但是老年人骨脆性更大，失去了形变能力。第64页，共97页，星期日，2025年，2月5日年龄相关的骨量丢失取决于很多因素，如年龄、性别、内分泌异常、活动减少、费用和钙不足等。第65页，共97页，星期日，2025年，2月5日7.骨的疲劳性能人在不断的运动的过程中，骨会反复受力，当这种反复作用的力超过某一生理限度时会使骨组织受到损伤，这种循环载荷下造成骨的损伤为疲劳损伤。第66页，共97页，星期日，2025年，2月5日疲劳曲线显示载荷与载荷反复次数之间的相互作用第67页，共97页，星期日，2025年，2月5日骨的疲劳过程不仅仅受到载荷强度和反复次数的影响，还受到载荷频率的影响。体内骨具有自我修复能力，只有在骨重建不足以弥补骨疲劳损伤才发生骨折。第68页，共97页，星期日，2025年，2月5日破骨细胞：吞噬和分解非受力骨组织和坏死骨组织。合成并分泌溶胶原酶，对失去应力的胶原进行溶解；合成分泌多种水解酶,对羟基磷灰石进行水解破坏；其形状、数量和合成功能受应力环境影响，在低应力区，破骨骨细胞数量增加，体积变大，骨组织以破坏、吸收为主，骨质疏松，强度、刚度降低。第31页，共97页，星期日，2025年，2月5日正常骨骼处于一个吸收与生长重建的连续过程，成骨细胞与破骨细胞的生理活性保持着动态平衡，机械力学刺激是必不可少的条件之一。第32页，共97页，星期日，2025年，2月5日大量研究表明：机械力学刺激过低时，如宇航失重和长期卧床、肢体制动的人员均可导致骨密度、骨钙含量、骨基质蛋白、骨形成速度的降低。第33页，共97页，星期日，2025年，2月5日第三节骨的力学特性具有很高的抗压、抗拉性能，又有一定的硬度。第34页，共97页，星期日，2025年，2月5日从骨的结构而言，经过生物优化过程，具有最优力学性能，即优化为最大的强度、最省的材料、最轻的重量。如：骨的空心结构，硬质骨（密质骨）集中在外面，密质骨的弹性模量比松质骨大10倍。密质骨内部的的哈佛氏孔可以阻止表面裂纹的向内延伸。松质骨的多孔结构可吸收、储存能量。第35页，共97页，星期日，2025年，2月5日从力学和工程的角度看，人体无非是一种由生命材料（骨骼、肌肉）构成的结构而已，骨骼作为生物体上具有一定刚性的材料，起着构架和支撑的作用，是生物体造型的结构部分。在生物体存活时间，几乎每时每刻都处于受力状态，因此，和一般结构材料一样，也有强度、变形、稳定、疲劳等要求，一旦超过了限度，就有灾难性的后果。第36页，共97页，星期日，2025年，2月5日在研究骨的力学性能时必须考虑到它是一种有生命的材料，骨不断地完善并重建新的骨组织，吸收老的骨组织，而工程材料均不具有这个特性。第37页，共97页，星期日，2025年，2月5日二、骨的材料力学性能特点第38页，共97页，星期日，2025年，2月5日1.骨与其它工程材料相比，其最大的特点在于:它是一个有生命的器官。这体现于力学环境与骨的生长、发育、再造和吸收密切相关。为了适应不断变化的力学环境，骨在不断地进行结构的适应性改建和缩形。例如应力对骨的生长、吸收起着调节作用，每一块骨都对应一个最适宜的应力范围，应力过高、过低都会造成骨的萎缩。第39页，共97页，星期日，2025年，2月5日其次骨的干、湿状态影响其力学性质。此外骨的强度、弹性模量还与年龄、性别和病理等因素有关。第40页，共97页，星期日，2025年，2月5日2.骨与工程材料相比的第二个特点：骨是一种非均匀的、各向异性的复合材料。骨是由胶原纤维和羟基磷灰石组成的复合材料，表现出非均匀性和各向异性。在不同部位，即使在同一部位的不同方向，骨的力学性能都有很大的差别。第41页，共97页，星期日，2025年，2月5日与其它生物材料相比，如肌肉、血管，骨的性能，如应力—应变关系等，更接近工程
材料。第42页，共97页，星期日，2025年，2月5日因此，工程学方法可以应用于分析骨的力学性能。目前，骨实验生物力学的测试技术为万能实验机测量法、电测法和光测法。第43页，共97页，星期日，2025年，2月5日四.骨的生物力学性能从力学角度讲，骨组织是一种双相的的复合材料，一相为无机物，另