成长课堂

讲者：【胡海】

上海市第六人民医院

—— 骨科生物力学总论

引言

胡海医生将围绕“骨科生物力学总论”，就骨科生物力学定义、解剖学、运动学、动力学及肌电学等力学基础内容为我们做详细的讲解。

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一. 定义

生物力学指力学作用于生物有机体的学科，是包括生物学、工程学、运动科学和临床专门知识等多学科的交叉学科。

骨科生物力学主要是进行骨科相关的生物力学研究，旨在加强骨科相关基础科学，发展骨科材料和器材，并针对骨科疾病的评价、外科治疗和重建进行研究。

特点：“解剖+临床+数学/物理”

骨科生物力学内容示意图

二. 力学基础

01

解剖学（以肩为例）

静态结构：骨关节、韧带和关节囊

动力结构：肌肉

• 连接肩胛骨和躯干，保持肩胛骨和躯干的联系：斜方肌、大小菱形肌、背阔肌、肩胛提肌和胸小肌

• 连接肩胛骨和肱骨，维持盂肱关节的稳定：三角肌、冈上肌、冈下肌、小圆肌、肩胛下肌、肱二头肌长头、肱三头肌长头、大圆肌和喙肱肌

• 连接肱骨和躯干，主要提供上肢活动的动力：胸大肌和背阔肌

解剖学示意图

02

运动学

• 上肢的活动范围覆盖将近65%球体，而肱骨可以在该球体的任何方向轴向旋转

• 肩关节联合肘关节屈伸动作和前臂的旋转动作，决定了手的工作面积

• 盂肱关节运动形式：滚动、滑动、旋转和漂浮运动

• 肩胸运动：平移和旋转（平移上下1-2cm、前后约1.5cm、肩胛骨和身体冠状面夹角30-40° 、旋转约60°）

• 上肢上举时，胸锁关节允许锁骨升高11-15°，回缩15-29°，轴向旋转高达40°

03

动力学

• 肩胛盂的起效弧是肱骨头运动的结构支撑

• 肩关节周围肌肉的联合做功形成合力指向肩胛盂（三维运动+向各向施加力）

• 每块肌肉不仅产生关节力矩，而且产生相当的无需要的力矩成分，这需要其它肌肉来弥补（各肌肉间精细的协同，产生肩关节精细的动作）

• 每次关节力矩效果还取决于肩关节当时的位置

关节反应力示意图

04

肌电学

肌电图（EMG）-通过检查肌电信号来研究肌肉的功能：

• ‘Electro'-electric

• ‘Myo'- muscle

• ‘Graphy'- to graph

为什么要“EMG”？

了解针对不同运动状态肌肉收缩力；定量描述生理和病理肌肉收缩情况。

05

运动控制

• 协调和拮抗

• 关节稳定性

06

教学模型

• 闭合链式节段模型

课堂小结

• 关节的稳定需要关节被动结构（骨与关节、关节囊-盂唇、韧带）和主动结构（肌肉）的完整和平衡
  

• 关节是运动和稳定的完美结合，对关节失稳的治疗一定要兼顾此二者

• 一个好的骨科医生不仅要有技术支撑、设备支撑，还要有数据分析和统计的能力，以此为基础，在临床实践中发现问题并通过实验以获得成果