第一章骨科生物力學

一、概述

１.簡介

骨是一種器官，主要由骨組織（骨細胞、膠原纖維和基質）構成，具有一定形態和構造，外被骨膜，內容骨髓，含有豐富的血管、淋巴管及神經，不斷進行新陳代謝和生長發育，并有修復、再生的能力。經常鍛煉可促使骨良好發育，基質中有大量鈣鹽和磷酸鹽沉積，是鈣、磷的儲存庫，參與體內鈣、磷代謝，骨髓還有造血功能。

成人有206塊骨，可分為顱骨、軀干骨和四肢骨三部分。前二者統稱中軸骨

1ppt課件２.骨骼的作用：支撐身體自重

與關節配合實現運動功能

３.形態：

長骨(longbone)呈長管狀，分布于四肢，分一體兩端。體又稱骨干，內有空腔稱髓，容納骨髓。體表面有l～2個血管出入的孔，稱滋養孔。兩端膨大稱骺，有一光滑的關節面，與相鄰關節面構成關節。骨干與骺相鄰的部分稱于骺端，幼年時保留一片軟骨，稱骺軟骨，骺軟骨細胞不斷分裂繁殖和骨化，使骨不斷加長。成年后，骺軟骨骨化，骨干與骺融為一體，其間遺留一骺線。2ppt課件長骨短骨扁骨不規則骨3ppt課件

短骨(shortbone)形似立方體，多成群分布于連結牢固且稍靈活的部位，如腕骨。

扁骨(flatbone)呈板狀，主要構成顱腔、胸腔和盆腔的壁，起保護作用，如顱蓋骨和肋骨。

不規則骨(irregularbone)形狀不規則，如椎骨。有些不規則骨內有腔洞，稱含氣骨，如上頜骨。4ppt課件

４.結構

骨質由骨組織構成，分密質和松質。

骨密質質地致密，耐壓性較大，分布于骨的表面。

骨松質呈海綿狀，由相互交織的骨小梁排列而成，分布于骨的內部，骨小梁的排列與骨所承受的壓力和張力的方向一致，因而能承受較大的重量。

顱蓋骨表層為密質，分別稱外板和內板，外板厚而堅韌，富有彈性，內板薄而松脆，故顱骨骨折多見于內板。5ppt課件6ppt課件

骨膜：覆蓋在新鮮骨的表面（關節面除外）。骨膜由纖維結締組織構成，含有豐富的神經和血管，對骨的營養、再生和感覺有重要作用。骨膜可分為內外兩層，外層致密有許多膠原纖維束穿入骨質，使之固著于骨面。內層疏松有成骨細胞和破骨細胞，分別具有產生新骨質和破壞骨質的功能，幼年期功能非常活躍，直接參與骨的生成；成年時轉為靜止狀態，但是，骨一旦發生損傷，如骨折，骨膜又重新恢復功能，參與骨折端的修復愈合。如骨膜剝離太多或損傷過大，則骨折愈合困難。7ppt課件

骨髓充填于骨髓腔和松質間隙內。胎兒和幼兒的骨髓內含發育階段不同的紅細胞和某些白細胞，呈紅色，稱紅骨髓，有造血功能。5歲以后，長骨骨干內的紅骨髓逐漸被脂肪組織代替，呈黃色，稱黃骨髓，失去造血活力。但在慢性失血過多或重度貧血時，黃骨髓可轉化為紅骨髓，恢復造血功能。而在椎骨、骼骨、肋骨、胸骨及肽骨和股骨的近側端松質內，終生都是紅骨髓。8ppt課件５.骨的成分

骨主要由有機質和無機質組成。

有機質主要是骨膠原纖維束和粘多糖蛋白等，作成骨的支架，賦予骨以彈性和韌性。

無機質主要是堿性磷酸鈣，使骨堅硬挺實。

脫鈣骨（去掉無機質）仍具原骨形狀，但柔軟有彈性；

煅燒骨（去掉有機）雖形狀不變，但脆而易碎。

9ppt課件兩種成分比例，隨年齡的增長而發生變化。幼兒有機質和無機質各占一半，故彈性較大，柔軟，易發生變形，在外力作用下不易骨折或折而不斷，稱青枝狀骨折。成年人骨的有機質和無機質比例約為3：7，最為合適，因而骨具有很大硬度和一定的彈性，較堅韌。老年人的骨，無機質所占比例更大，脆性較大，易發生骨折。

６.性能要求：足夠的強度：抵抗破壞的能力

足夠的剛度：抵抗變形的能力

足夠的穩定性：保持原有形狀的能力

耐磨損10ppt課件二、骨組織的力學特性

１.骨骼的力學特點

骨骼受力性能好：所受應力分布合理，關節之間摩擦力小

骨骼的性能有變異性：機械性能隨年齡、性別、職業、個體環境差異有所不同

骨骼的力學體系處于平衡狀態以適應人體任何體位

骨骼有自動反饋控制的特點

２.骨形態對力學性能的影響

３.化學成分對力學性能的影響

有機物使骨具有彈性，無機物使骨硬而脆11ppt課件三、骨的機械性質

１.骨在拉伸時的機械性能

在線性范圍內應力應變成正比，σ＝Ｅε

干燥骨：ε=0.4%，濕潤骨，ε=1.2%

人和動物骨的機械性能見表１

２.骨壓縮時的機械性質見表２

３.人體骨的力學特性見表３12ppt課件

四、應力遮擋

１.應力遮擋：發生骨折的骨經固定后，負重情況下產生應力重新分配導致骨受力減小的現象。

２.影響因素：內外固定器械的剛度與固定方式

骨折類型與骨端接觸程度

肢體負重的方式與程度13ppt課件第二章骨科內固定器械

一、螺絲釘

1.自攻絲螺絲釘：使用時在骨上打導向孔，螺絲釘擰入時，自動切割出螺紋。擰入特別是在骨密質時時阻力較大

非自攻絲螺絲釘：使用時先在骨上鉆導向孔，然后在導向孔上攻絲，擰入時阻力小，無骨屑排出

２.皮質骨螺釘：應用在骨密質的螺釘，屬于非自攻絲，整個長度上都有螺紋。

松質骨螺釘：螺紋外徑較大底徑較小，為自攻螺釘，使用時不需攻絲。

14ppt課件螺絲釘鋼板螺絲釘鋼板、螺絲釘15ppt課件16ppt課件３.使用：能通過對側皮質骨對骨折端施加壓力達到固定目的。

二、鋼板

１.鋼板：是緊貼在骨骼通過與螺釘配合而進行骨折內固定的方法。

２.保護性鋼板（中和鋼板）：骨折部位由拉力螺釘固定，由鋼板對骨折區域進行保護。

鋼板使用前通常要進行塑性變形，使鋼板外形與骨骼的外形一致。變形時常使用模板。

３.支持鋼板：骨的干骺區由骨松質和很薄的骨密質組成，該組織損傷后用于固定的鋼板叫支持鋼板。17ppt課件４.特殊形狀的支持鋼板：有些骨骼兩端有特殊形狀，用于這些骨骼的鋼板叫特殊形狀支持鋼板。

有Ｔ、Ｌ形鋼板、匙形鋼板、三葉形鋼板，這種鋼板結構薄、強度較低。

５.加壓鋼板：橫斷和斜斷形的骨折不能用拉力螺釘進行固定，通過加壓鋼板與加壓器配合使用使骨骼在軸線方向產生壓力進行固定。

６.角鋼板：由刃板和鋼板組成，刃板與鋼板間有一定角度（130°）。18ppt課件鋼板鋼板三葉型鋼板19ppt課件鋼板20ppt課件21ppt課件加壓器加壓器的使用22ppt課件

三、髓內釘：在骨骼髓腔內置入一生物相容性好、具有一定強度的內在物，以達到骨折連接與固定的作用，這種方法叫髓內釘固定，該內置物叫髓內釘。

1.材料：要求生物相容性好、化學性能穩定、良好的韌性、高機械強度、無毒、無致癌性等

主要有：不銹鋼、鉻鈷合金、鈦合金、鈷鎳合金

２.髓內釘截面：

形狀：三葉草形、菱形、正方形、圓環形等，對承載能力有影響。

截面直徑：直徑越大，髓內釘剛度越好。23ppt課件髓內釘加壓騎縫釘24ppt課件髓內釘25ppt課件髓內釘26ppt課件３.髓內釘長度：

總長太長從遠端突出，太短不易固定

工作長度髓內釘承擔大部分載荷的長度

４.附加固定裝置：鎖釘、固定翼、鉤子等

５、常見的髓內釘系統

單釘系統

多釘系統

帶鎖髓內釘

６.髓內釘類型：不擴髓的髓內釘

擴髓的髓內釘27ppt課件四、形狀記憶合金內固定器械

１.形狀記憶合金：在設定溫度下具有形狀記憶功能同時具有超彈性功能的新型材料。

在發生塑性變形后，經升溫至某一溫度（該溫度可以設定）之上，可完全回復到變形前的形狀。鈦鎳基形狀記憶合金、銅基形狀記憶合金。

２.加壓騎縫釘：挑選大小合適的騎縫釘，浸入在消毒冰水中，用特制的工具使騎縫釘變形，量取騎縫釘變形后的跨距，在對合后的骨上鉆兩個孔，將騎縫釘從冰水中取出后插入孔中，騎縫釘受熱后恢復原形，起到固定效果。

28ppt課件３.環抱器：采用鎳鈦形狀記憶合金制成，用于治療長骨骨折。旨在保持骨折穩定性的同時，減少對壓縮應力的遮擋作用和骨骼的損傷。

4.優點

人為損傷小，生物相容性好，力學性能好，操作簡便，持續的自加壓功能，愈合周期短，體積小重量輕，可降低骨質疏松率。29ppt課件環抱器加壓騎縫釘30ppt課件第三章：基礎骨科器械

電動式電鉆手搖式電鉆充電式擺鋸咬骨鉗絲錐31ppt課件下肢骨折器械包髖關節假體器械包32ppt課件第四章骨外固定器械

第一節概述

一、定義

骨外固定技術：在骨折處穿放鋼針，再用一種金屬或高強度非金屬材料制成的特殊裝置把裸露在皮膚外的針端連接固定起來，用固定、加壓、牽引作用達到治療骨折、骨與關節矯形的作用的技術。

骨外固定器：用于這種技術的裝置

二、發展趨勢

１.結構形式多元化、系列化、通用性好

２.鋼針直徑減小，粗針與細針、全針與半針相結合

３.功能上更實用，有固定、牽伸、加壓兼顧骨折的再整形。

４.材料強度高、生物相容性好、重量輕

33ppt課件外固定器械指骨用外固定器械34ppt課件第二節骨外固定器械的特點及適應癥

一、特點

１.對各種復雜骨折都可以進行及時有效的固定

２.不影響傷肢的血液循環

３.可改變固定的剛度，實現早期的牢固固定與后期的彈性固定。

４.提供多種生物力學環境，可根據不同骨折實行固定。

５.架空創傷處，很好地解決了固定與傷口處理之間的矛盾

35ppt課件６.骨愈合快、治愈率高、并發癥少，發生并發癥容易處理。

７.操作比鋼板內固定簡單、易于掌握，無需廣泛切開、創傷小。比石膏或小夾板固定穩固、不影響關節活動。

８.術后允許再調整，

９.骨折處不存留異物，無需二次手術

10.治療時間短36ppt課件外固定器械指骨用外固定器械37ppt課件

二、適應癥

１.廣泛軟組織損傷、傷口污染嚴重及難以徹底清創的開放式骨折

２.感染性骨折

３.多發性骨折

４.某些閉合性骨折：骨折粉碎嚴重或關節骨折

５.需多次搬動和分期處理的骨折

６.燒傷合并骨折

７.開發性骨盆骨折

８.因各種原因不能手術治療的骨折

９.作為非堅強骨內固定的補充38ppt課件第三節組合式骨外固定器

一、概述

１.特點：固定牢固、機構靈巧、隨意穿針、并發癥少

２.類型：治療骨折－－固定功能為主

矯形－－固定、牽引、加壓

肢體延長－－牽伸功能為主

二、結構特點

１.結構：骨外固定器各構件之間的相互聯系，相互作用方式，超靜定空間結構

２.特點結構多元化

鋼針布局靈活

剛度可調控

功能件優化組合

操作方便

39ppt課件固定架

40ppt課件第四節組合式骨外固定器的使用方法

一、操作步驟

1、使用前對產品、工具進行常規術前消毒。

2、清創消毒鋪無菌巾，根據骨折部位X光片選好穿針位置方向。

3、穿針位置用手術刀切開5~10mm，用止血鉗分離組織達骨膜。

4、將肌肉護套插入切口處達骨膜，拔出內芯，用骨錘輕扣護套頂部使尖端入骨。

5、選用與骨針相對應的鉆頭鉆至對側骨膜。

6、取出鉆頭旋入骨針使其穿出對側1~2mm為宜，取下護套。

7、用同樣方法旋入其余三只骨針。41ppt課件8、將固定架連接器（2）上的壓緊頂絲（6）松開旋轉1/2圈，外旋加壓器（3）留出2.5~5mm的距離，松開模塊（4）上（7）及（9），取下（4）將模塊（4）接裝到四只骨針上，離皮膚10~15mm，球柄（5）與骨桿成90°旋緊（9），骨折復位達理想位置，將主體（1）卡入四個模塊（4）將緊固螺絲（7）可靠固定，然后可靠固定骨針緊固頂絲（9）。

9、旋轉加壓器（3）使骨折斷端融合，可靠固定壓緊頂絲（6）。

10、如許跨關節固定，半環型固定可用組合塊連接主體或半環。

42ppt課件43ppt課件二、注意事項

1、嚴重骨質疏松者禁用。

2、緊固螺絲（7）時先緊兩端再緊其他，以減少內應力。

3、加壓不易過緊，以免影響骨折生長。

4、本產品禁止二次使用。44ppt課件骨科外固定示意圖45ppt課件第五節組合式骨外固定器常用類型

１.單邊式骨外固定器

結構簡單，操作方便，穿越肌肉少，對人體損傷小

２.雙邊式骨外固定器

結構較簡單，牽引、加壓方便

３.方框式骨外固定器

固定可靠、穿越肌群少

４.半環式骨外固定器

固定可靠，受力均勻，針孔少，

46ppt課件骨外固定器半環式骨外固定器47ppt課件雙邊式骨外固定器單邊式骨外固定器48ppt課件

第五章人工關節

第一節概述

人工關節：利用人工材料制成的假體，取代被疾病破壞的關節，緩解疼痛、畸形和功能障礙，重建一個接近正常功能的關節，

人工髖關節、人工膝關節49ppt課件人工髖關節人工髖關節人工膝關節人工膝關節50ppt課件

第二節人工關節常用材料

一、人工關節材料要求

足夠的強度、疲勞強度、耐磨損、抗腐蝕

有較好的生物相容性，無毒副作用，耐腐蝕

彈性模量接近人體

二、金屬材料

１.不銹鋼：雜質含量低、延展性好，易加工，疲勞強度、耐腐蝕性及生物相容性比鈦合金差，以被其他材料替代。

２.鈦合金：彈性模量低，生物相容性好，疲勞強度高，耐腐蝕性好，摩擦系數高。缺點是耐磨性差

３.鈷合金：耐磨性、耐磨性和綜合機械性能好，是較優良的植入材料51ppt課件三、非金屬材料

１.超高分子聚乙烯

摩擦系數低，磨損碎屑易引發溶骨反應，影響人工關節壽命，常用來制作關節中的髖臼杯。

２.陶瓷：假體硬度高，組織相容性好，表面光潔，耐磨性好，產生的碎屑少，脆性大

３.聚甲基丙烯酸甲酯（骨水泥）PMMA

由單體與粉劑組成，單體由聚阻劑和促進劑組成

粉劑由甲基丙烯酸甲酯好引發劑組成

發展方向：提高耐剪力、耐張力，減少骨水泥的松動和斷裂。

４.其他材料：

52ppt課件第三節人工髖關節

一、簡介：髖關節受力復雜，負重大，同時承受拉、壓、扭轉、和界面剪切作用，要求材料必須有足夠的強度、韌性、疲勞強度、抗磨損、抗腐蝕能力，髖關節長期植入人體，材料要具有良好的生物相容性，無毒副作用，耐腐蝕，彈性模量接近與人體的皮質骨，

二、組成：髖臼、股骨頭、關節柄53ppt課件54ppt課件55ppt課件三、骨水泥型全髖關節型置換系統

將金屬的股骨柄用骨水泥固定到股骨髓腔內，金屬股骨頭與超高分子聚乙烯髖臼杯連接，髖臼用骨水泥固定。

四、無骨水泥型全髖關節置換系統

通過植入人體和周圍組織間所建立的相互配合來實現，常通過以下形式實現固定：

表面活性材料、表面組構材料、多孔涂層材料

五、髖關節的頭臼配伍

光滑的鈷合金－－高強度超高分子聚乙烯髖臼結合

56ppt課件第四節人工膝關節

一、簡介：對運動功能要求高，解剖結構復雜

材料：鈷合金－－超高分子聚乙烯

二、固定方式：

骨水泥固定效果較好

非骨水泥通過緊密壓配和骨組織長入假體達到固定效果

三、限制程度

限制型人工膝關節：手術后膝關節只能在一個平面內活動，易引起應力集中，一般不用于初次置換的患者。

非限制型人工膝關節：活動不受限制，應用廣，特別是初次置換患者。

四、特殊膝關節57ppt課件人工膝關節人工膝關節58ppt課件人工肩關節人工肘關節59ppt課件人工椎間盤60ppt課件第六章假肢、矯形器與功能輔助裝置

第一節概述

當肢體形態結構與功能遭受損害，不能通過鍛煉建立適當的代償功能時，就必須依賴康復工程手段提供功能替代設備，以減輕功能障礙程度，改善肢體活動能力，這類設備包括假肢、矯形器、助行器、輪椅等

61ppt課件第二節假肢

一、簡介：假肢是人體缺損肢體的人造替代物，用于彌補缺損肢體的形狀和功能。

二、假肢的發展趨勢

１.假肢結構、種類的更新

２.假肢接收腔材料工藝的改進

３.假肢裝配工具的科學化

４.綜合康復

三、上肢假肢：用于替代整體或部分上肢的假肢

特點：人手的功能復雜，動作靈巧、感覺敏銳，目前很難完全替代，

１.分類：

按截肢部位：假手、前臂假肢、肩部假肢

按使用功能：裝飾性假肢、功能性假肢

按作用原理：索控式上肢假肢、肌電式上肢假肢62ppt課件上肢假肢上肢假肢63ppt課件上肢假肢下肢假肢64ppt課件２.裝飾性上肢假肢

是用健康手來開閉假手的被動式假肢，無自動活動功能，主要起恢復自然外表的裝飾作用，大多用塑料制成，具有仿真外形，前臂和肘部可被動活動，常用于上臂殘肢過短等難以安裝功能性假肢的情況。

３.索控式假肢又叫主動式抓握手臂

截肢者可以利用自身力量操縱控制，去完成各種特點功能的主動式上肢假肢

肩部力量、殘肢力量，需要進行強化訓練65ppt課件４.肌電式上肢假肢

由人體生物電控制的假肢，截肢者作手的伸屈動作，殘肢會發出一種肌電信號，啟動假肢做相應動作，是目前最先進的假肢。

四、下肢假肢：

從骨盆以下至趾關節以上截肢的每個部位所安裝的假肢，都叫下肢假肢，由假腳、機械關節、容納殘肢的接受腔組成

66ppt課件１.分類：

按截肢部位：半足假肢、趾骨截肢假肢、踝關節離斷假肢、小腿假肢、膝離斷假肢、大腿假肢、髖離斷假肢

按構造形式：骨骼式、殼式假肢

按適用范圍：生活型、運動型假肢

２.殼式下肢假肢

假肢的臂筒起支撐作用，木質接受腔的下肢假肢重量輕、透氣性好、保暖性好。

３.骨骼式下肢假肢

由下肢假肢標準零部件組裝而成，能為下肢截肢患者提供優良功能、行走步態良好的假肢，

67ppt課件下肢假肢68ppt課件五、假肢的保養與維護

１.保持接受腔內清潔，使用接受腔內襯套時盡量保持干燥清潔

２.注意接受腔裂紋

３.發現關節及結合部有松動、異常時，及時進行檢查維修

４.裝飾外套易破損，要及時維修

５.假肢中的塑料部件，不能與酸、堿、火、有色溶液、硬物接觸

６.假肢中的精密機械系統，應避免潮濕、沖擊，定期檢查

７.定期到假肢生產廠檢查假肢69ppt課件第三節矯形器

一、簡介：矯形器又叫輔助器，是用于四肢、軀干等部位，通過力的作用以預防、矯正畸形，治療骨關節及神經肌肉疾病并補償其功能的器械。

二、基本功能

１.穩定與支持

２.矯正功能

３.助動功能

４.分擔重力負荷以減輕關節受力

三、矯形器的類型：上肢矯形器、下肢矯形器、脊柱矯形器70ppt課件

１.上肢矯形器：用于保持不穩定的肢體于功能位，提供牽引力以防止變形，預防或矯正肢體畸形，幫助無力的肢體運動

固定性上肢矯形器：局部相對制動，用于輔助治療骨不連、關節炎、腱鞘炎等

矯正性上肢矯形器：對某些關節萎縮起到持續矯正作用，或限制關節等異常運動防止畸形。

功能性上肢矯形器：上肢部分肌肉癱瘓時，通過穩定松弛等關節來維持功能活動。71ppt課件上肢矯形器下肢矯形器72ppt課件２.下肢矯形器：足矯形器、膝踝矯形器、長腿支具、

足矯形器（矯形鞋）：通過特制等高幫皮鞋，矯治輕度等足內翻或外翻畸形

承重性下肢矯形器：用于下肢骨不連或關節融合術后愈合未愈

穩定性下肢矯形器：常用于肌肉弛緩性癱瘓，穩定關節，以利負重行走

73ppt課件脊柱矯形器下肢矯形器74ppt課件３.脊柱矯形器

頸椎矯形器：用于輔助治療頸椎病及某些外傷引起或先天性疾病引起的頸椎不穩，

軟式圍領、硬式圍領、頸椎矯形器

固定式脊柱矯形器用于脊柱術后及骨折愈合早期，圍腰、硬式脊柱矯形器，

矯正式脊柱矯形器：常用于小兒原發性脊柱側彎的矯正75ppt課件助行器76ppt課件第四節助行器

１.作用：分擔體重減輕下肢關節應力負荷

擴大下肢支撐面積

保證步行練習安全性

２.手杖：用于輕度的步行功能障礙

３.拐杖：有腋杖和臂杖

４.步行器：可提供穩固的四點支撐，用于下肢和軀干肌力及平衡功能嚴重減弱的患者，有四輪式、二輪式、移動式、步行車。77ppt課件

第五節輪椅

１.普通輪椅

２.特性輪椅

３.電動輪椅

第六節腿部功能訓練器

１.簡介：用微電腦自動控制，模擬人體自然運動，通過激發人體的自然復原力，充分激發人體自然復原力，充分發揮組織代償作用，可以促進組織愈合，減輕術后痛苦，防止關節內粘連。

78ppt課件２.適用范圍：

腿部骨折

關節囊切除或關節松解術后

下肢股關節和膝關節置換術后

關節軟骨大面積缺損

急性化膿性關節炎，手術清創、引流后

肌