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运动员的股骨可以承受

发布时间: 2022-01-11 20:09:19

1. 为什么人体骨骼的承受能力远不如动物

从祖先变成直立行走之后,人的很多身体结构跟动物都产生了差别。除了头骨结构变大,脑容量增加以外,脊柱、四肢的骨骼和肌肉也有改变。

2. 人的身体最大可以承受多少重量

通常,成年人有206块骨头,包括颅骨、躯干骨和四肢骨。可是,我们中国人和日本人,只有204块骨头。这是因为我们的第五趾骨只有2节,而欧美人却有3节,所以少了2块。人的骨头中,一半是水,一半是矿物质和有机物。

人体中最长的骨头是大腿上的股骨,一般占人体身高的27%。耳朵里的3块骨头是人体最小的骨头,其中最小的镫骨只有0.25~0.43厘米长。

人的骨头是很硬的。有人曾作过一番测试,每平方厘米的骨头能承受2 100千克的压力,花岗石已然很硬啦,也只能承受1350千克。胫骨是人体最坚硬的骨头。胫骨位于小腿的内侧,它们像两根铁柱,承担着全身的重量。举重运动员手举几百千克杠铃,而不会被压垮,与一副坚固的胫骨是分不开的。据测量,胫骨能承受的重量,可以超过人体平均重量的20多倍。

3. 运动员得了创伤性股骨头坏死,股骨头坏死治疗的费用可以报销吗

这个就要去问问你们单位把,股骨头坏死如果做手术花销就比较大了,如果是中药保守治疗还好,钱花的不多,个人也能承受。

4. 乃若愚的憾别赛场

奥运前,因股骨头坏死离开了呆了近四年的国家队,回到了石家庄。
“那个曾经被我们亲切地称为“芋艿娃娃”的小乃;那个曾告诉我们她的强项是高低杠与平衡木的小乃、那个曾被我们视为08年希望之星的小乃,却因为股骨头坏死而在无声无息中离开。……” 乃若愚还有一步就踏入奥运会,但命运这时候跟她开起了可怕的玩笑又一次从梦中幸存。乃若愚一身冷汗,就像刚从训练场下来。
其实是一个俗套的噩梦。一袭黑衣的追杀者,冰冷的刀锋,雾蒙蒙的前路。而自己的双脚却陷入泥潭之中。
这个梦入侵了乃若愚2008年8月的多个夜晚。地球人都知道,这不应该是一个和噩梦有关的夏天。7年前,亲人及教练无数次给乃若愚勾勒过关于这个夏天的另外一个美梦。她会获得一枚奥运体操金牌。
2008年8月前的7个年头,乃若愚参与了一个“幸存者”游戏。幸运的是,依靠天份和努力,她的确一次次拍打着白色的镁粉,在高低杠和平衡木上幸存了下来。海选进100,100进50,50进10,10进6。在这个残酷的分数背后,总有人扮演分母。而乃若愚一直是分子。
噩梦始于2006年12月。因为股骨头上出现了一个玉米粒大小的阴影,乃若愚突然变成了分母。受伤前,她在国家体操二队的训练成绩总在前几位。2006年中意少年对抗赛上,乃若愚取得了全能第二的成绩,她的队友——2008年奥运会体操团体冠军江钰源与邓琳琳当时的成绩分别是第一和第三。
乃若愚猛地醒了过来,心还在砰砰地跳,冷汗腻腻的。凌晨3点。窗外漆黑一片,隐约听到虫子的叫声,室友的呼吸声绵长。
面前一片浓黑,很快就要下一次例行检查了,股骨上的一点点阴影不知道会不会消失。
在过去的一年多里,乃若愚被这片小小的阴影驱赶得精疲力竭,怎么也看不清前路。
从业余体校到省队
早晨9点,河北省体操女队小队员们在自由体操垫子上四处奔跑着,她们在玩“摸死人”的游戏。这是她们每天早晨的热身游戏。
河北省队的训练场地四处都蒙着一层白色的镁粉,器械早已褪去了最初光鲜的颜色,练形体的镜子蒙着厚厚的灰尘。两面的窗户都已打开,孩子们的笑闹声将昨夜的闷热空气搅散。
乃若愚坐在场地边上,面无表情地看着女孩们玩。她回到省队进行恢复性练习刚刚半年,5月份的片子显示,她的股骨仍有一点阴影,她还不能做这种剧烈运动,平时训练也只是练习上肢力量。当年她去国家队时的省队队员基本都已退役,只剩下一个宿舍的王丹。
省队一线队员13岁以上,加乃若愚一共7个,二线队员10岁上下,一共4个。随着独生子女家庭越来越多,体操队选拔人才也越来越难,“家境说得过去的父母都不太愿意让孩子专业训练,比起读书,练体操辛苦多了。”河北省体操队总教练冷洪君说。
1995年,冷洪君在一家幼儿园物色到乃若愚的时候,他还是石家庄市业余体校的教练。
冷洪君这样的伯乐在中国的体育举国体制中,是极为重要的基础环节。业余体校教练经常要到周围的幼儿园去寻找天赋更好、更容易出成绩的孩子。比起培养孩子的业余爱好,为省队输送人才是业余体校更重要的任务。
当幼儿园老师宣布这一消息后,只有4岁的乃若愚挤到他面前,抓住他的衣襟,仰头大声问:“我合适不?”
她非常合适,四肢有力,爆发力好,表现力强,记忆力出色,而且她还有着小巧的脚丫。
冷洪君把乃若愚的小脚放在自己的手上,脚丫还占不到手掌的一小半——这意味着乃若愚未来个子不会很高。高挑的身材,是体操运动员格外忌讳的,专业训练的孩子如果长高了,往往只能放弃。
在中国,一个运动员的成长是通过三级体制完成的:业余体校、省队、国家队。业余体校是成为专业运动员的基础,一般情况下,经过少则两三年,多则五六年的业余体校经历,表现出色的孩子会被选入省队。
乃若愚的父母对孩子在课余练体操十分支持,在他们眼里,练体操和练舞蹈差不多,而且业余体校收费不高,一个月只要几十块钱,孩子多学点东西,自然是好的。
乃若愚的父母都是医生,家里只有这么一个独生女儿,他们最初并没有考虑过让乃若愚从事专业训练。但教练冷洪君从一开始就对乃若愚抱有很高的期望。体操是一项训练相对枯燥的运动,除了天赋,坚韧的性格格外重要。在没有硬性要求的业余体校,冷洪君几次在下课后看到乃若愚独自练习动作,不练会不肯回家,他认定乃若愚将来在体操上会有所成就。
2000年,冷洪君从业余体校调入河北省体操队,一心想把乃若愚培养成体操冠军的他,三番五次到乃家做乃庚夫妇的工作,甚至不止一次找到乃庚的单位,请求他答应让女儿专业训练体操。
此前因为学习紧张,乃若愚已经在业余体校停训了将近一年。虽然教练有责任挖掘更好的人才,但冷洪君的热情多少带有一点私心,麾下拥有佳绩运动员,不仅意味着教练员的荣誉和名声,更与他们的收入和晋升直接挂钩。
“中国的体操是强项,说不定能练出成绩,拿奖牌呢。”母亲奇岩先松了口,乃庚只有答应让孩子试试看。乃若愚的学习成绩在班上排前几名,乃庚要求她不能丢下文化课,只能半天上课半天去省队训练。
来到省队的乃若愚不需要再付训练费用,而且转正成为省队正式队员后她每个月可以拿到五六百元“补助”。补助会随着她比赛成绩的提高越来越多,如今她的补助是1080元。这个数字令其他队友十分羡慕,她们大多数的补助都不到70 0元。
没有转正的运动员没有补助,每年还要交千余元的生活费,从入省队到转正大约需要两三年时间。
离奥运咫尺之遥
奥运前,河北电视台邀请乃若愚去做节目,队里的小队员好奇地问:“乃若愚很有名吗,和奥运冠军相比呢?”
她们不知道乃若愚距离“很有名”曾经那么近过。
2003年年底,国家体操队开始在全国范围内选拔小运动员,备战4年半后的奥运会。冷洪君牵着省队的4名小运动员坐上火车来到北京,乃若愚正是其中的一个。
乃若愚的父母要求她半天训练半天上课,本来以为她的训练成绩会不及全天训练的队员,却没料到乃若愚的训练成绩却是省队同年龄段的孩子里最出色的一个。
来自全国的100多个小运动员和数十名教练挤满了国家队的训练场地,集训12天后,选拔开始。国家队的教练们一字排开,他们的对面坐着各个省队的带队教练,100多个年龄在十二三岁的孩子按照高低个排序,从低到高依次上场做相同的规定动作,国家队的教练按照质量完成情况和印象打分。冷洪君一眼望过去,一排黑压压的小脑瓜上扎着各色的小辫子,也分不清哪个是自己的队员。
第二天,海选结果出来了,50多人被淘汰,乃若愚和另外两个队员轻松过关。又过了一天,50进20选拔开始。乃若愚最后一项自由体操一出场就出了差错,第一个规定动作是侧手翻,她刚翻完,一落地就因为用力过猛弹了起来,扭伤了脚。“省队的场地没有弹性,虽然训练了几天,还是不适应那么好的场地。”乃若愚的脚踝随即肿了起来,冷洪君只好把她背上了火车。
10天之后,乃若愚和另一个叫袁莹的队友收到了参加下一轮三个月集训的通知。冷洪君把国家队的通知递给乃庚夫妇,他们知道此时是做选择的时候了,“既然国家队要她,那就专业练吧。”
2004年初,20多个小队员参加了为期三个月的集训,江钰源和邓琳琳也在其中。与其说是集训,不如说是淘汰赛,教练要根据小运动们三个月的训练成绩决定她们最后的去与留。袁莹很快就因为持续发烧无法训练回到了省队,接着不断有运动员也因为各种原因陆续离开。三个月结束后,十五六个女孩留了下来,组成了国家体操二队,她们的主要任务就是备战 2008年奥运会。
乃若愚留了下来,她要面对的是强度超过省队两倍的训练量,以及无处不在的竞争压力。国家队一般的训练量是简单的动作一天做十套,较难的动作一天三套。但是乃若愚十分倔强,一个动作练不好绝不休息,高低杠有套动作的下法前屈两周转体180°她总做不到位,发起狠来的她一口气做了七次这套动作,惊得教练把她抱下来,要她悠着点。“国家队训练很苦,但我咬牙坚持下来了,从来没哭过。”乃若愚说。
但是来自广西队的石娟却说,动作做不好挨教练训时,乃若愚也毫不例外会哭。“但乃若愚会背着大家抹眼泪,哭完会更卖力地练。”石娟很佩服乃若愚,她哭完就趁教练不注意歇一会儿放松一会儿。
国家二队仍然在不断淘汰人,乃若愚希望能留到最后,“一进国家队训练场,哇塞!一色儿红,多光鲜啊,真不想回省队!”并不是每个人都能忍受国家队的严格要求,石娟就觉得国家队的生活难以忍受,而省队要轻松得多。2006年,石娟被送回了省队,虽然家长和省队教练都遗憾不已,但石娟却发短信告诉好友“终于回来了”。
到乃若愚腿部受伤之前,十五六个女孩只剩下十一二个,并在2005年并入国家一队,与原国家队运动员一起训练。在她离开国家队后,又有几个女孩相继离开,这一批100多个孩子,最终只有六七个留了下来。
此后,又有过几次类似的选拔,奥运金牌得主何可欣、杨伊琳都是后几次选拔补充上来的。新选拔上来的小运动员和原国家队运动员一起训练,从中最后选出代表中国参加奥运会的六人名单。
病发
河北省体操队上午的训练在11点结束。中午,一个队友站在宿舍的桌子上吹肥皂泡。乃若愚面无表情地坐在床上,伸出食指,把飘到她面前的泡泡一个个捅破。斑斓的泡泡在她黑色T恤上的骷髅头像前,破碎成一片细碎的水雾。
她的梦想是被什么捅破的呢?
2006年11月,乃若愚在一次训练结束后发现自己的髋关节有些异样,晚上睡觉时,她的右腿大腿根突然刺痛不已,无论敲打痛处,还是蹬腿都无法甩掉疼痛。但第二天训练时,疼痛又消失了。一周之后,乃若愚发现训练时痛感会一直伴随。
在因为腿疼休息一个月并做了反复检查后,乃若愚在周六的例行通话里告诉奇岩,医生认为她得了“疑似股骨坏死” ,需要继续休息和检查治疗,并以“我享福了,平时训练累得要死,难得休息这么久”和一阵大笑结束了通话。
电话另一边,奇岩的心却沉下去,密密麻麻的话语卡在她的嗓子眼里说不出,堵得厉害。
作为医生,奇岩夫妇知道这种病在教科书上的描述:股骨坏死的全称是股骨头无菌性坏死,是由于多种原因导致的股骨头局部血运不良,从而进一步缺血坏死致股骨头塌陷的一种病变。严重的情况,会造成行走、活动都会剧烈疼痛,甚至不得不依靠双拐。
“我的女儿一直活泼好动,蹦蹦跳跳的,怎么可能有一天会站不起来?”
那一晚,夫妇俩听着彼此的叹息,直到天色微明。第二天,夫妇两个就赶到了北京。
乃若愚被要求停训两个月,卧床休息。医生已经开始按照“股骨坏死”给她实施治疗。
这种病在体操运动员里并不少见,因为空翻落地动作,令股骨头承受极大的冲击,长期积累很容易受伤。乃若愚的师姐,河北队的一位着名体操运动员董芳霄就是因为这种病离开赛场的。
“乃若愚训练非常刻苦,为了做好一个动作,她会反复比别人多练很多次。练得太多太累是她受伤的重要原因。”乃若愚在河北队的教练冷洪君说。
停训后,父母回石家庄上班,乃若愚发现时间格外漫长。每天早晨7点,队友都去训练了,乃若愚睡到12点才醒。中午,队友轮流给她带饭回来。乃若愚经常没注意到天色是何时暗下来的。
停训了两个月后,情况并没有好转。队医又延长了一个月。乃若愚已经有些发胖了。这对一个体操运动员而言是一个非常糟糕的消息。
受伤前,乃若愚在体操二队的训练成绩在前几位。如果能够坚持训练,她将是参加奥运会的重要人选。
乃若愚卧床休息的时候,体操二队的小队员正在上难度,她开始板着指头数下一次检查的时间。
“开始觉得难熬,一个人对着窗户一坐就是大半天,好几次都觉得熬不下去了。但后来,就麻木了。”乃若愚已经在国家队躺了7个月。
2007年6月中旬在上海举行的全国体操锦标赛,是奥运会的选拔赛之一。6月初的一个下午,乃若愚坐在床上看书,一个房间的邓琳琳和江钰源在叽叽喳喳地讨论带哪套衣服参赛,她们在收拾行装,准备出发。
一下午,乃若愚的书只翻了两页。
6月的复查的暗蓝色的CT片上,明亮的浅灰色部分勾勒出骨头的形状。阴影仍然盘踞如前。乃若愚的父母决定把她带回家照顾和治疗。
离开北京的时候,是7月初,父母和河北省队的教练来接她,乃若愚离开了呆了将近4年的国家队。
BigGirl
河北省体操队上午的训练在11点结束,9个女孩们围坐在自由体操场地上休息,小声聊天。
体操馆突然响起钢琴声,旋律熟悉而略略颤抖,女孩们望向窗边一堆破旧的器材后一架蒙尘的钢琴。
乃若愚坐在一段破旧的跳马横木上,腰挺得笔直,双手不太熟练地在黑白键上滑过。窗外的白桦树被风吹得哗啦啦作响,空旷的体操馆内逐渐响起女孩们的轻声合唱,“??你要相信,相信我们会像童话故事里,幸福和快乐是结局。”
结局并不总如人愿的那样幸福快乐,而生活也总要继续下去。
从今年年初起,乃若愚回到省队,开始一点点拾起训练。
最近一次5月份的检查显示,她的股骨仍有一点点阴影。她在等待几天后的下一次复查,如果阴影消失,她就可以开始正式恢复训练,反之,她将继续漫长地等待。——最理想的状态是,她能参加明年的全运会。
其实也没有多少时间留给她来等了。她今年已经17岁了,作为一个体操运动员,这是黄金年龄,从明年起,竞技状态会逐年下降。
乃若愚的手机铃声是“bigbiggirl”,每次来电话,她总是跟着哼哼“Iam a big big girl, in a big big world??”
实际上她知道biggirl对于一个体操运动员意味着什么。“如果下一次检查腿还不好,我就要考虑别的出路,考体育学校,将来做教练或裁判。”她私下里和一个宿舍的王丹倾诉。
成为分母之后的乃若愚带给她的父母多了一些天伦之乐,每晚父母看到她恣意的睡姿后总是格外安心。从前每次在街上看到别的母女牵手逛街的情景,奇岩总会格外羡慕。她已经很久没有牵过乃若愚的小手了。“因为我是大女孩了。”乃若愚笑着说。
“因为她的手掌覆盖着一层厚厚的老茧,她不允许别人摸她硬硬的手掌,包括我这个妈妈。”奇岩说。
“手掌”只是女儿给奇岩的生活的“敏感词汇”之一。乃若愚的父母和亲朋好友一直不敢在她面前提“奥运”、“体操”这些字样,生怕刺激到她。“此前的五六年,她的生活都是围绕着体操转的。突然剥夺了她练习体操的权利,就是成人也很难接受这样的打击。”奇岩想预定几张奥运体操门票,带女儿去现场看比赛,但是每当想征求乃若愚意见时,话怎么也说不出口。
2007年,冷洪君接受伤的乃若愚回省队的时候,一路上她仍是嘻嘻哈哈的老样子,但回到家里,她拒绝看任何体操赛事,经常一个人把自己锁在屋里。“虽然表面上我还装模作样的,可实际上已经接近崩溃了。”乃若愚开始易怒,玩QQ 游戏打牌,输一局她就会气得砸键盘鼠标,如果不努力控制自己,她甚至担心自己会把电脑砸掉。面对父母也是一样,一言不和,她就转身回屋,半天不说一句话。
在家休养了半年后,乃若愚要求回省队进行简单的训练,对夺走女儿健康的这项运动,父母希望女儿今后碰都不要碰。奇岩夫妇劝乃若愚放弃体操,回学校读书考大学。但乃若愚拒绝了,如果伤能好,她还是想把体操捡起来。
“我已经离开学校四五年了,当年的成绩虽然好,但拉下的课程太多,补起来很困难,而且我也早就不适应学校的生活了。”乃若愚说。
面临相似困境的还有乃若愚原来国家队的朋友石娟。刚刚因为伤病退役的她9月份开学后,将直接读高三。
“肯定跟不上了,但是从头学浪费钱、浪费时间。明年能考多少算多少了。”石娟说。
不仅是拉下文化课,省队和国家队采取封闭管理,只有七八岁的小孩子进入省队后几乎失去了一切和社会接触的机会。大部分队员不知道怎么操作电脑,石娟在离开国家队之前,连电脑开机都不会。她们甚至数年不能回家,不曾自己挑选过一件衣服,更不必提唱卡拉OK或单独出去旅行这些娱乐活动。
8月26日上午,孟桂芝领着8岁的女儿走进了体育馆,向冷洪君询问孩子专业练体操的事项。在刚刚结束的奥运会上,中国体操队夺得前所未有的9枚金牌,孟桂芝和邻居们看了好几场比赛,他们都觉得让孩子练体操,“将来拿奥运冠军” 是条不错的出路。
冷洪君蹲下仔细检查小女孩的四肢,他的手托起孩子细小的脚丫。
小孩好奇地四处张望,目光落在了乃若愚的身上。乃若愚坐在海绵坑边,拍打着沾满镁粉的双手,冲孩子淡淡一笑。
她曾经离奥运冠军只有一步之遥,她一步步走向奥运金牌,但命运却在金牌触手可及时转了个弯。 乃若愚目前在石家庄担任体操教练。

5. 人最大能承受多大重量

你体重*10左右!!!
通常,成年人有206块骨头,包括颅骨、躯干骨和四肢骨。可是,我们中国人和日本人,只有204块骨头。这是因为我们的第五趾骨只有2节,而欧美人却有3节,所以中国人比欧美人少了2块。儿童的骨头比成年人多一些,一般为217或218块。他们正处于生长发育时期,没有成型的骨头如骶骨和尾骨等,往往几块连在一起,长大成人后,几块相连的骨头便合为一块了。

人体的骨头形状不同,大小各异,可分为长骨、短骨、扁骨和不规则骨四种类型。其中,长骨像棍棒,短骨近似立方体,扁骨犹如扁扁的板条。人体中最长的骨头是大腿上的股骨,一般占人体身高的27%。有个叫康斯坦丁的德国人股骨长75.9厘米,可称得上是世界之最。耳朵里的3块骨头是人体最小的骨头,其中最小的镫骨只有0.25~0.43厘米长。

人的骨头是很硬的。有人曾作过一番测试,每平方厘米的骨头能承受2 100千克的压力,花岗石是很硬实的,也只能承受1350千克。

人的骨头中,一半是水,一半是矿物质和有机物。一般,成年人尤其是老人骨头中矿物质的比例比较大,因而骨头硬而脆,容易骨折。少年儿童恰好相反,有机物的比例较大,所以他们的骨头韧而嫩,容易变形。相比之下,男子的骨头重而粗,女子的骨头轻而细;胖人的骨头,表面比较光滑,而瘦子的骨头表面比较粗糙。
从颅骨到腿骨

颅骨像个坚硬的球壳,保护着我们的大脑。如果没有颅骨,那么,我们栽了一个跟斗就永远别想爬起来,更别说足球队员顶球射门、杂技演员用头顶物,演出多姿多采的节目了。

男人的肋骨和女人一样多,一共有12对。这些肋骨和胸骨及脊柱共同围成胸廓,好像一只坚固的笼子,保护着里面的心和肺等内脏器官。

连接胸骨和肩胛骨的长骨叫锁骨。它们位于脖子两侧的皮下,伸手就可以摸到。这是颈部和胸部的分界标志,也是上肢和躯干的唯一骨骼联系。锁骨支撑着肩胛骨,既能维持肩关节的正常位置,又保证了上肢的灵活运动。

如果说股骨是人体最长的骨头,那么,胫骨就是人体最坚硬的骨头了。胫骨位于小腿的内侧,它们像两根铁柱,承担着全身的重量。举重运动员手举几百千克杠铃,而不会被压垮,与一副坚固的胫骨是分不开的。据测量,胫骨能承受的重量,可以超过人体平均重量的20多倍。人体顶梁柱

一间房屋,最重要的是大梁。在人体中,脊柱像顶梁柱一样,支撑着大部分体重,因而俗称脊梁骨。它是人体躯干中央的一串骨骼,包括7块颈椎、12块胸椎、5块腰椎以及1块骶骨和1块尾骨。这个顶梁柱是可以活动的,能前屈、后伸、左弯、右旋,作各种方向的运动。

正常人的脊柱并不是笔直的。从侧面看,它是S形的——有四个地方是弯曲的。这些弯曲不是生来就有,而是逐渐形成的。新生儿的脊柱是弓形的。小儿开始抬头时,颈部的椎骨逐渐凸向前方,出现了颈曲。孩子能坐了,胸椎的后凸便变得明显起来;要是胸椎后凸得很厉害,就会成为驼背。孩子开始学走路了,为了保持身体平衡,腰椎会前凸,骶骨和尾骨就弯向后方。这四个弯曲可以减轻走路、跳跃时从下面传到脊柱的震动,从而减轻对头部的冲击。

在人的脊柱中,颈椎的体积最小,而活动量最大。我们能“抬头望明月、低头思故乡”,也能左顾右盼地眼观六路、耳听八方,是和颈椎的正常功能分不开的。为了使颈椎能正常地发挥作用,我们可以在平时适当作些颈部的旋转活动。睡觉时,枕头不要过高、过低或过硬。万一颈部受到损伤,自己不要轻易扭动,最好去请医生帮忙。

科学家发现,十到十六七岁的孩子应该特别注意脊柱的正常发育,否则就容易造成脊柱变形,产生不正常弯曲。这不仅会影响人体美,还会使肺活量减少,影响全身的健康发育。

人体的三根弹簧人体的第一根弹簧在脊柱上。这是脊椎骨之间的“海绵软垫”——椎间盘。它由内、外两部分组成:外部是坚韧而富有弹性的纤维环,内部是白色而有弹性的胶状物质的髓核。这种结构可以使脊柱承受压力、吸收震荡、减轻冲击。不同部位的椎间盘,厚度是不一样的:胸部中段最薄,腰部最厚,因而腰部活动起来方便得多。女子的腰所以要比男子柔软,原因也在这里。女子腰部的椎间盘比男子要厚,而且空隙要大一些。这就使她们得天独厚,能完成柔软的体操或杂技动作,而男子只能望尘莫及了。

人体腿部的肌肉以及连接肌肉和骨骼的肌腱,也是一种弹簧。其中,最出色的莫过于小腿的腓肠肌和比目鱼肌,特别是与它们相连的跟腱。跟腱全长37厘米,弹性与优质橡胶相仿。据测算,一个人以每秒4. 5米的中等速度奔跑时,地面的最大作用力大约是人体重量的2. 8倍,而跟腱承受的力量约等于人体重量的7倍。

足弓是人体的另外一种弹簧。这是脚底的拱形结构。猿类几乎没有足弓,所以走起路来摇摇晃晃,踉踉跄跄。有了足弓,人的体重大约52%就落在脚后跟,剩下的落在拇趾跖骨头和小趾跖骨头上。体重主要落在这“三脚架”上,走路时就不会左右摇摆。有了足弓,脚就富于弹性,劳动和运动时能对震动起缓冲作用。

软骨人和脆骨人

缺钙或缺维生素D的人,会得佝偻病和骨软化症。这种人的骨头会因变软而发生畸形,所以又称软骨病。据考证,秦始皇就是个软骨病人。

从小进行训练的人,身体会变得特别柔软,如有的杂技演员钻坛子,反曲身咬花等等,柔软自如。1987年在瑞士苏黎世的一次比赛中,一个孩子将两脚从前胸经腋窝拉到了后脑,而且保持这种姿势达半个小时,被誉为“软骨人”。

加拿大30岁男子皮耶全身关节生来就像橡皮一样柔软,可以把两只脚向后转180度,也可以把两只手臂向后扭转,好像脱了臼。吃饭时,他常将两脚扭转向上,把脚底当桌子,自由自在地用餐。医生发现此人一切正常,无法解释他为何能如此弯曲自如。

人的骨头是很坚硬的。然而,有的人骨骼却脆得像玻璃。中国广州有位20多岁的“玻璃姑娘”,从小骨头就特别脆,有时在床上翻个身也会骨折。她的手骨和脚骨经常骨折,好在骨折处会很快自行愈合,而且她自我感觉并不很痛苦。有的医生认为,这是“先天性骨形成不全症”,并不是缺钙引起的,可是真正的病因却尚未查明。

年龄和骨龄

人体的骨骼发育有一个过程,先是软骨阶段,以后随着年龄增长,软骨逐渐被骨组织代替。研究表明,在人的不同生长发育阶段,骨骼的发育程度有着明显的区别。科学家用骨骼生长发育的程度来评定一个人的生理年龄,这就是骨龄。一般,人们是用手掌骨的X光片来判断骨龄的。

我们平时说的年龄,是指人出生后经历的年份,也就是生活年龄。由于每个人生长发育的早晚和快慢不同,有些人的骨龄和生活年龄是一致的,也有些人的骨龄会略大于或小于生活年龄。比如,在15岁少年中,有的人骨龄已达到十六七岁,有的人骨龄却只有14岁。科学家认为,与生活年龄相比,骨龄能更准确地反映一个人的生长发育状况。

通常,骨龄小于生活年龄的少年儿童,将来身体比较高大;相反,骨龄大于生活年龄的以后个子不会太高。此外,骨龄小于生活年龄的少年,生长发育高潮的持续时间较长,运动能力“自然增长”的潜力也比较大,这样的少年经过一定的科学训练,常常能在体育比赛中取得优异的成绩。因而,测定骨龄是选拔优秀运动员的方法之一。

6. 运动员的股骨可以承受多大压力而不折断

人类运动极限与什么有着密切关联?
1.生理极限
人体生理的极限制约着100m成绩的提高幅度。因为,如果运动员要超越博尔特的世界纪录,就会使他们体内酶的含量比普通人高出3倍,这已经达到了人体的极限。同时,运动员股骨头所承受的压力要达到体重的6倍,这也达到了极限。还有,血液中乳酸含量对于运动成绩的提高也有限制,因为一个运动员血液内的乳酸不能超过170mg。总之,人类的生理极限是运动极限有限论的理论基础。
2.运动基因
有关研究表明,人类运动基因99%是相同的,只有1%不同。而正是这1%造成了不同种族在运动能力方面的差异。
近年来,牙买加运动员在田径赛场上屡屡打破100m跑世界纪录,引起了科学家们的研究兴趣。牙买加理工大学教授莫里森等人与牙买加西印度大学和英国格拉斯哥大学的科学家联合对超过200名牙买加运动员进行研究,发现其中有70%的人的体内拥有一种名为“Actinen A”的物质,这种物质可以改进与瞬间速度有关的肌肉纤维,而这些肌肉纤维可以使运动员跑得更快。相比之下,澳大利亚田径选手中只有30%的人体内含有Actinen A。
Actinen A来源于速度的助推剂——ACTN3(α辅肌动蛋白3)基因。目前,世界各体育强国都在瞄准ACTN3基因。有的研究还提示,ACTN3基因只是优秀运动员的基因之一,还有许多基因与运动天分有关,如另一种称为血管紧张素转换酶(AcE)的基因,它产生的AcE可以影响人体肌肉的氧利用率以及肌肉的生长速度,从而改变运动成绩。
正是借助于特殊的运动基因,牙买加运动员在田径赛场上一次次书写奇迹,由此也将人类运动极限一次次改写。但是,应当看到,在如今优秀田径选手中,牙买加人占其中很大一部分,其先天优势也被平均享有,现在的世界纪录也是在特殊的运动基因下实现的,因此这种基因在未来突破人的运动极限方面的作用是局限的。
3.身体形态
近几年来,优秀百米运动员的身材,无一例外都是四肢肌肉极其发达,体型高大威猛,比如刘易斯身高1.88m,毛里斯·格林身高1.86m,鲍威尔也是1.88m,之后打破世界纪录的博尔特的身高是1.92m,田径运动员身材高大已经成为一种必然的趋势。在以前我们都认为田径运动员身材矮小,但在今天,要想在短距离项目上成为优秀运动员,身材高大是一个基础条件,因为100m跑本身是一个周期性运动,也就是人靠两条腿做一个循环周期的蹬地动作完成的,那么在摆动频率一致的情况下,很明显,腿长的人要占很大的优势,因此下肢的力量和长度成为越来越重要的因素。而在今天,不光是下肢,上肢以及全身的肌肉都要参与短距离跑,这样,全身肌肉如果非常发达,快肌自然要占很大的分量,全身良好的协调一致能保证短跑运动员在缺氧的情况下爆发出更大的能量,从而跑得更快。
当然,个子也不是越高越好,但参照整个所有运动项目的运动员指标,在身高1.95m左右应该是未来田径运动员的最和谐、最合理、最标准的身高,依据这个标准,现有100m跑运动的成绩应该至少还能再提高0.1s,提高幅度是非常有限的。
4.反应能力
要想在100m跑上获得好成绩,枪响瞬间反应速度成为一个重要因素。可不要小看这一点,虽然大家知道它微乎其微,但对于现在的100m跑比赛来说,你能提高0.01s就能打破世界记录。目前,绝大部分运动员是依据听觉来判断起跑的时机。创造世界记录的博尔特的枪响瞬间反应速度为0.150s。
所谓枪响瞬间反应速度是指指令枪响后,运动员脚蹬起跑器的时间。但是音速是低于光速的,也就是说,靠听觉是肯定比视觉要慢的。因此可以毫不夸张地预言,在未来人类百米赛跑肯定是运动员通过视觉来决定自己的起跑时机的。因此,如果运动员在反应能力上有所提高,这个速度极限至少还可以提高0.05s,但也是有限度的。
5.骨骼肌肉承受力
人类100m跑速度还取决于身体结构以及骨骼和肌肉能耐受多大的压力。这种压力不仅来自外面,而且来自内部。
外部的压力诸如举重对身体的压力和跳高需要脱离地心引力的压力。而内部压力也分两个方面,一是承受身体的自重,二是承受肌肉收缩发力对自身骨骼和肌肉造成的压力。其中肌肉是附着在骨骼上的组织,它们也决定着人类运动的极限。
运动员向前跑的动力大部分是由股四头肌收缩提供的,股四头肌又与膝盖连接。跑步时,肌肉、关节和骨头都需要承受这种由肌肉收缩发出的强大压力。
此外,在人体结构中,骨骼和关节的缓冲力也制约着人类运动的速度。在人体中有缓减压力的3根“弹簧”:第1根“弹簧”在脊柱上,是脊椎骨之间的“海绵软垫”——椎间盘;第2根“弹簧”是腿部的肌肉以及连接肌肉和骨骼的肌腱;第3根“弹簧”是足弓,它是脚底的拱形结构。这3根“弹簧”也制约了人类运动的极限,同样,人类只能在此基础上作为,而不能超越这个限制。
6.自然外力
自然外力是创造运动极限的偶然性因素,它包括风力、气候、温度等,在室外田径赛场上对运动成绩也起着非常重要的作用。据体育科研人员分析:在短跑、跨栏等田径项目中,顺风和逆风的不同气象条件,运动员的成绩差别是明显的。
人类运动时在各方面所承受的极限是什么?
1.人类能承受的加速度极限
人体的胸腔保护着心脏,使其免受撞击的伤害,但是它的保护功能在现代科学技术的发展下却略显脆弱。或许,在达到一定程度的加速度时,胸腔也根本起不到保护的作用。
美国宇航局和军方研究人员在寻找这个答案的道路上大步前进着。他们为了制造安全的飞行器和航天器需要了解这个数据。横向加速会因为对人体施加不对称力而对人体造成伤害。根据《大众科学》上刊载的一项研究表明,14个g的加速度可以让人的器官分离,而4到8个g的加速度可以让人昏迷。
向前或者向后的加速度对身体来说更容易承受一些。军方在20世纪40、50年代的试验表明人体可以承受45个g的减速。在这个速率下,人从1000千米/小时的速度减速到停止只用1秒钟。但是,根据研究结果,在50个g的减速情况下,人体还是会被撕裂。
2.自身速度极限
美国斯坦福大学研究人员指出,速度依赖于人体强健的肌肉和修长的四肢,由于人体具有一定的重量,所以每提高一秒钟速度,都会增加一定的能量消耗。速度与能量消耗的比值是有限的,这一极限可能是百米9.48秒。女子百米世界纪录保持者——短跑女皇乔伊娜,她的丈夫——美国田径专家柯西曾经做出过9秒76将是人类百米极限的论断,但他现在已经修正了自己的观点,他认为新的科学理念总让人难以想象,所谓的极限只是在原有训练水平下的极限。柯西称“当科学技术、训练理念发生天翻地覆的变化,天知道会发生什么!”
与体育运动专家、9秒9、9秒8、9秒7这样看似“保守”的预测不同,数学、物理、生理学专家对百米极限有更激进的观点。旅居德国的荷兰数学家阿尹马鲁教授通过复杂的计算推断人类百米极限为9秒29,这是理论上的最快速度,纯理想状态下的产物。考虑到人身体对抗空气的阻力、肌肉负荷能力、蹬地获得推动力所消耗的力等因素,“数学派专家”认为9秒64是更合理的速度,因为人不可能消灭空气阻力,人的肌肉韧性也是一定的,如果速度过快,肌肉将会撕裂。
为了在2008年北京奥运上创造辉煌,盖伊、鲍威尔、博尔特都把自身的状态调整到了巅峰,这三名百米新理念的代表人物无疑很有机会突破9秒70大关。现在的百米运动员不再追求模板式的体型和动作,盖伊有着疯狂的摆腿频率、鲍威尔上半身力量很强、博尔特身材瘦长步幅大,事实上,他们都有些颠覆传统、天赋异禀。正是由于他们迥异于传统风格,所以没人知道他们究竟能跑多快。
短跑冲刺时,速度若超过43.06km/h,腿部的股四头肌腱和膝盖就会分离。
3.承受重力速度极限
当过山车俯冲而下时,人仅仅承受了5倍的重力加速度,就会头晕、恶心。人承受重力加速度的最大纪录是31.25g,如果未经训练的话,一般在承受6g的时候就会失去知觉。
4.承受力量极限
美国洛杉矶南加州大学专家指出,人最终能举起多大重量取决于肌肉纤维数量,一般来说,四肢短小的人力量更大。
肌肉组织的每个肌纤维可以产生大约0.3微牛顿的力,而每平方厘米的肌肉可以产生大约100牛顿(10公斤左右)的力。但是前臂骨骼在5000公斤左右压力下,就会粉碎。如果假设手臂肌肉能够提供一半的力量,其余的力量来自腿部、臀部以及肩部等,你依然需要调动三头肌及其周围55厘米范围内的所有肌肉才能达到这种力量。
因此,承受力量的理论极限为5000公斤,而当前纪录为300公斤。
5.心跳极限
1分钟220次,这是指心脏运动极限,也是迄今为止,科学发现的心脏能够工作最大极限的心跳次数。超过这个数值,心脏就不能继续完成正常的搏血功能。科学研究发现,即使参加体育锻炼,在检测和评估锻炼效果时,都不可能超越这个极限。

7. 人的身体可以承受多少重量

每个人都是不一样的,普通战斗机飞行员在飞特级时一般是5个G左右(1G相当于自己的体重,5G就是5倍体重的力量),宇航员一般承受的在8G左右,人最大不会超过12G(这种人很少见的)。
人的骨头是很硬的。有人曾作过一番测试,每平方厘米的骨头能承受2 100千克的压力,花岗石是很硬实的,也只能承受1350千克。 人的骨头中,一半是水,一半是矿物质和有机物。一般,成年人尤其是老人骨头中矿物质的比例比较大,因而骨头硬而脆,容易骨折。少年儿童恰好相反,有机物的比例较大,所以他们的骨头韧而嫩,容易变形。相比之下,男子的骨头重而粗,女子的骨头轻而细;胖人的骨头,表面比较光滑,而瘦子的骨头表面比较粗糙。

8. 人体的哪条骨头能承受最多的力

人的骨骼的承受能力,如股关节承受力是体重的3-4倍,膝关节是5-6倍,小腿骨能承受700公斤的力,扭曲的负荷力是300公斤。人体骨头的坚硬程度赛过自然界的石头,一般骨头的承受力为2100千克/平方厘米。
不同的力的承受程度是不同的。
一般密质骨能承受较大的剪切力
顶骨能承受较大的扭转力,但是对压力的承受能力有限。
单个脊椎骨能承受较大的拉伸力,等等。

关于骨骼力学的知识,可以参看这里
http://physics.tmmu.com.cn/jxzl/kcjs/swwl/chapter01.htm

骨骼的生物力学

骨骼是人体的重要力学支柱,承受着各种载荷的作用。人体骨骼分为躯干骨、四肢骨和颅骨三大部分,每一部分都由许多不同形状的骨相互联结而成,组成了人体整个骨骼系统。为了保证人体的正常生活、运动和劳动,每一块骨都必须有足够的承载能力。它由两方面来衡量:①强度:在载荷作用下具有足够抵抗破坏的能力;②刚度:在载荷作用下具有足够抵抗变形的能力。强度和刚度是骨的重要的力学性能,这是由于骨具有一定的硬度和弹性,骨的这两种最基本的物理性能取决于它的成分和结构。

一、骨组织的结构

骨组织由骨细胞、有机质和无机盐晶体组成。有机质占质量的1/3,主要是骨胶原纤维和少量的粘蛋白,骨胶原纤维平行排列成束、借助粘蛋白粘合在一起,它们形成网状结构,使骨具有很大的弹性和韧性。骨胶原纤维具有良好的塑性,拉长时的延伸率可达20%以上。无机盐占重量的2/3,主要成分为羟磷灰石,分子式是3Ca(PO4)2Ca(OH)2,它们是一些极微小的颗粒(长约20nm,横截面积约为25nm2),是骨质坚硬的主要因素。无机盐晶体牢固地贴附在纵向平行排列的片状骨胶原纤维上,就形成一片片的骨板;若贴附在互相交错的胶原纤维上,则形成棒状骨小梁。由于骨胶原纤维中存在有大量的无机盐晶体,使骨组织既有较好的弹性和韧性,又有较大的强度和刚度,成为抗压的支往。这与工业上的充填橡胶结构类似,充填橡胶是在橡胶中充杂微粒碳黑,碳黑不仅加固了橡胶,也大大提高了强度,成为工业上的一种优良材料。骨骼组织也是一种优化材料,其力学性能达到了理想化,这不仅决定于它的成分,而且也决定于它的结构。

骨骼是一种优化结构,骨表面有骨膜,它具有缓和受力状态、使受力均匀的作用。骨内部的骨髓腔,从受力构件来说,也是合理的结构。人体全身的206块骨头,不论其形态和类型(分长、短、扁和不规则骨四种类型),都是由密质骨和松质骨构成。密质骨由整齐排列的板状骨板构成,致密坚硬,强度、刚度大;松质骨由棒状骨小梁互相交错、不规则排列而成,类似于工程上的桁架结构,能承受较大的弹性变形能力。这两种类型的骨的不同分布,使骨骼的力学性质更趋于完美。

以分布于四肢的长管骨来说,它是人体上重要的受力和传力构件,分为一体和两端,中间部分的体叫骨干,两端叫骨骺。中间的骨干部分密质骨厚,松质骨少,其机械性质接近于脆性材料,延伸率小于2%,而弹性模量高,强度大。骨骺的密质骨较薄,松质骨发达,其机械性质接近于塑性材料,延伸率高于骨干部,达16%,而抗压强度低,仅为骨干部的22%。但两端骨骺端粗大,承载面积大,压强小,负重承载后的变形大,使关节面受力平稳,减少了局部集中应力的发生,有利于关节的负重活动。

骨的功能和结构的适应性是长期进化的结果。骨实现用最小的材料获得最大的功能的原则。骨骼在外载荷作用下要发生变形,其内部会产生应力,一般在受到不同形式的载荷后的变形可分为拉伸与压缩、剪切、扭转和弯曲等几种基本变形形式或这几种基本变形的复合,称复合变形。

二、骨的力学性能

下面仅介绍骨在几种基本变形下的力学性能:

1.轴向拉或压截面上的应力 骨骼在一对大小相等、方向相反的轴向外力作用下,发生沿骨的轴线方向的伸长或缩短的变形。如人用双手拉单杠时,上肢长管状骨因受体重而被拉伸;人体站立地面时,下肢长管状骨受体重被压缩,此时的上肢骨与下肢骨因受力而发生的变形分别被称为轴向拉伸与压缩。

轴向拉、压时,在垂直于轴线方向的横截面上的应力为?=P/A,P为轴向外力,A为横截面积。对于轴向拉、压,横截面上只有正应力?,没有切应力。

现再来分析在不垂直于轴线的斜截面上的应力状态,以受拉股骨为例,如图1-9所示。设斜截面K-K的垂线方向与P的交角为?,斜截面积比横截面增大,应力减少,但这时既有正应力,又有切应力。?=0?时的截面为横截面,正应力?为最大值;?=45?时的斜截面上,切应力为最大,切应力和正应力的值,都等于横断面上正应力的一半。应力的分析对于骨折的临床治疗具有实际意义,压应力使断面接触,有利于愈合,而拉应力把断面拉离,切应力使断面错位,后两者都使断面难以愈合,因此应当用外力把应力纠正为正压力,有时还需要改造断面,才能促进断面的愈合。

图1-9 斜截面上的应力

2.拉伸时的应力-应变曲线 长管状骨做拉伸实验时,载荷由零缓缓增加(加力速度很慢),试件慢慢伸长,直至断裂,在拉伸过程中的载荷P和对应的伸长量?l之间关系可画出P-?l曲线。为了消除尺寸的影响,可改用应力?和应变?为坐标轴,则拉伸曲线可改画成小?-?曲线,称为应力-应变曲线,图1-10所示为三种材料的?-?曲线。由图可知,湿润骨(骨干)的?-?曲线有近似直线部分,说明应力与应变近似成正比,直线的斜率K=?/?表示了这种材料的刚度,即材料的弹性模量E的?-?曲线的线性段(图示中的OA段),就是适合胡克定律的弹性阶段,若在该阶段卸载,材料将恢复原来形状,不产生永久变形。若继续加载,超过了材料的屈服点(图示中的A点),则到达了材料的非弹性(塑性)阶段,必现永久变形。骨骼的塑性区很短,若再继续加载,骨骼将在极小的永久变形下发生断裂,断口截面在横截面上。图示中的B点表示材料的断裂点,对应的纵坐标为材料的极限应力(亦称为强度极限),横坐标0B'为断裂时的应变(称为延伸率),湿润骨(骨干部)的延伸率很小,?=1.4%,干骨更小,?<0.4%。

图1-10 软钢、玻璃、密质骨的?-?曲线
(a)软钢 (b)玻璃 (c)密质骨

湿润骨的力学性能介于塑性材料与脆性材料之间。如软钢这类塑性材料〔图中曲线(a)〕,不仅有明显的弹性阶段,而且有明显的屈服点和屈服阶段。所谓屈服就是应力几乎不再增加而应变却大量增长,好象材料暂时失去了对变形的抵抗能力。像软钢这样的塑性材料,在屈服阶段,就开始出现了明显的塑性变形,在试件的表面也可看到与轴线成45?的滑移线。如果继续加载,直到拉断,断裂面亦发生在45?方向的滑移面上(在45?方向的斜截面上,切应力最大)。塑性材料的屈服点所对应的纵坐标,称为屈服应力(或称屈服极限),是衡量塑性材料的一项强度指标。塑性材料在断裂时的应变(延伸率)很大,一般大于5%,对于软钢,可达20%以上。又如玻璃这类典型的脆性材料,在曲线上几乎没有屈服点〔图示上的曲线(b)〕,不存在塑性区,或者说断裂前几乎不产生永久变形,延伸率很小,而断口在横截面上。衡量脆性材料强度的唯一指标是极限应力,脆性材料宜作受压构件,其压缩时的极限应力比拉伸时的极限应力大很多,压缩率也比延伸率大。骨骼的骨干部近干脆性材料,其力学性质见表1-1。骨压缩时?-?曲线与拉伸时基本相似。由图1-11可知,压缩极限应力大于拉伸的,压缩率也大于拉伸率。但压缩刚性模量小于拉伸的,压缩破坏的断裂线发生在轴线呈45?的方向上,而拉伸发生在横截面上。这些差异的原因在于骨结构的非均匀性。骨是一种非均匀的各向异性材料。

表1-1 青年湿润骨中部骨干拉伸与压缩时的力学性质比较
极限应力(MN/m2)延伸率(%)刚性模量(MN/m2) 破坏断口
拉伸 133.9 1.4 (15~19)xl03 横截面
压缩 170 1.85 9x103 45?斜截面

图1-11 拉伸与压缩时的曲线
(a)拉伸 (b)压缩

3.剪切 骨骼在大小相等、方向相反、相距很近、与轴线垂直的一对外力作用下,在受力处的横截面上产生切应力,这两剪切面分别沿外力方向发生剪切变形(两受剪面发生相对滑动)。骨骼的剪切模量约等于3.2x103MN/m2左右。

剪切骨折常见于松质骨,如股骨髁和腔骨平台,受到过大剪切力时,要发生骨折,人体骨骼能承受的剪切极限应力比拉伸、压缩时都要小得多,如骨骼(骨干部)的剪切破坏应力约为54MN/m2。

4.弯曲 长构件中部受到与轴垂直的集中力或分布力作用时,它与两端支持力组成力矩,使构件发生弯曲变形,这种构件在工程上称为梁。骨骼受弯曲作用十分普遍,股骨颈既受压,又受弯,腔骨受弯也较明显。长构件受到沿轴向正压力过大时也能发生弯曲,并且迅速从中部断裂。

梁受横向压力的作用而弯曲时,受力侧内凹,其纵向纤维缩短,这里有与轴平行的压应力作用。对侧外凸,其纵向纤维伸长,这里有与轴平行的拉应力作用。中间有一层,纵向纤维既不伸长,又不缩短,这一层称为中性层〔图1-12(a)中的阴影部分表示为中性层〕,在中性层上既无拉应力又无压应力,离中性层最远的边缘层,拉、压应力值最大。如果梁的中性层是对称平面,而且抗拉与抗压的弹性模量相同,那么两边缘层的拉应力和压应力的值相等。图1-12(b)表示弯曲正应力在横截面上的分布规律。对骨铬来说;中性层并非对称平面,而且抗拉与抗压的弹性模量不同,故两边缘的拉应力和压应力并不相等。

图1-12 弯曲 (a)侧面 (b)横截面上的应力 (c)三点弯曲试验

骨骼作弯曲强度试验时,常采用三点弯曲试验方法,如图1-12(c)所示。图中A、B两点为支点,中间P点为力作用点,图中Y形表示断裂纹。骨骼将在中间受力点处破坏,因为中间的弯矩最大。破坏形状呈Y形斜断面裂纹形状。当材料的抗拉强度小于抗压强度时,破裂是先从拉伸一侧开始,裂口呈横型拉断,然后在压缩一侧开始斜型剪断,此种为典型的脆性材料的破坏方式。这是由于在梁横截面有切应力,当外侧被拉断后,受力面积减少,切应力相应增大,因此最后被剪断。三点弯曲骨折是滑雪运动员滑雪时容易发生的靴顶骨折,滑雪者向前跌倒,抵住滑雪靴之顶部,弯曲力矩作用在腔骨上部,当腔骨的上部向前弯曲时,拉应力作用在骨的后侧,由于骨的拉伸强度低于压缩强度,故骨折先在拉伸一侧开始。外侧在拉应力下的屈服有助于提高骨骼的抗弯折强度。衡量骨骼抵抗弯曲变形能力的刚度指标常用刚性系数和韧性系数来表示。表1-2示人体长管骨的弯曲刚性系数(EJ)和弯曲韧性系数(K)在不同骨中的表现,这些表现行为与骨的结构和形态相关。

表1-2 人体长管骨(湿润)的弯曲刚性系数和韧性系数
股骨 胫骨 肱骨 尺骨 腓骨 挠骨
刚性系数=EJ=??? 3107 2189 832 191 159 140
韧性系数:K= 0.07 0.05 0.09 0.23 0.62 0.27
?为断裂前的极限弯曲挠度;?P为弹性极限的弯曲挠度;PB为断裂前的极限弯曲荷重;Pp为弹性极限的弯曲荷重。

图1-13 圆杆扭转时横截
面上的切应力分布规律

5.扭转 当杆件两端的横截面上作用着一对与横截面平行、大小相等、方向相反的力偶时,杆件会引起扭转变形,即杆的任意两横截面会绕轴线发生相对转动。圆杆扭转变形时,杆横截面上的任一点处都存在着切应力,横截面上的切应力分布与中性轴的距离成正比,如图1-13所示。最大切应力发生在圆截面的边缘上。在包含中央轴线的纵剖面上也发生切应力,其两侧的切应力方向相反,其数值与各处到中央轴线的距离成正比,边缘处的切应力最大,与横截面上的最大切应力相同。最大切应变发生在圆杆的外表面上,而最大拉应力和最大压应力发生在与中性轴成45?方向的斜截面上。因此,骨骼的受扭断裂,首先出现与中性轴平行的短裂纹,表示剪切破坏,随后沿着最大拉应力的平面发生断裂骨折,断口都为45?螺旋型。

三、骨骼在损伤治疗和愈合中的生物力学问题

骨是人体活组织,是有生命的器官,在不断的发育、成长。骨的形态、结构以及力学性质也不断地随外界环境、条件而改变。其中有循环血液向骨输送养料,同时带走无用的东西。一定范围内,经常性、间歇性的应力刺激,能助长骨的生长,使骨组织的成分、密度、结构、形态等都会有所改善,从而提高其力学性能。

1?应力是骨增生的主要因素 人们早就知道,应力对骨的改变、生长和吸收起着重要的调节作用,每一个骨要有一个合适的应力作用范围。在机体生长阶段,骨增生多于再吸收;老年阶段,再吸收多于骨增生;成年阶段,骨增生和再吸收基本上处于一种动态平衡状态。这种骨增生或再吸收除了受内分泌激素的影响外,也受应力的影响。应力是骨增生的主要因素。如将大鼠的前两肢截肢,变为两后肢行走的动物,因后肢所受应力增加,后肢的骨骼有明显的增粗,密度增大,强度增加,这是由于应力的增加引起骨增生所致。相反,若加于骨上面的应力减少,会使再吸收多于骨增生,骨骼就萎缩,骨质疏松。如因颈部脊髓损伤引起四肢瘫痪的病人,机体绝大部分骨骼除受重力外,无肌肉收缩引起的应力,就会发生明显的骨的再吸收,并伴有大量高尿钙排出体外,使骨骼萎缩,产生骨质疏松症。这些都说明应力对骨的增生或再吸收有重要影响,Dietrick将志愿者从腰部以下用石膏固定6~8周,结果表明固定期骨含钙、磷量下降,拆除石膏后6周才会复原。Mack对宇航员作失重实验,发现宇航员骨失钙,并且X光片黑度下降,他指出要作特殊体操,可使钙恢复。

2.应力刺激对骨折的再生和修复起重要作用 骨是机体唯一能再生和修复的组织,使修复组织的化学成分和物理性质与原骨组织相同,但必须在骨折部位施加一定的压应力,使之产生形变,骨组织在形变情况下产生骨痂。一般说,应力大,骨痂丰富,促使再生和愈合。骨折再接手术,经3~4周,骨痂形成,并大量析出矿物质后,此时的骨胳已有了一定的强度,应开始一定的功能训练,增加应力,促使钙质的形成,增加强度;经过15~20周能全部愈合,达到原来强度。

3.应力遮挡保护作用 骨折再接手术所使用的加压内固定接骨板太坚硬或螺钉固定拧得大紧时,反会因应力遮挡保护作用而使断骨四周的骨外膜受不到应力,也不发生形变,骨痂不能形成;又因断端部位缺少应受的压应力,使骨增生和再吸收不再处于平衡状态,再吸收超过了骨增生,引起了骨质疏松,强度明显减弱,所以这种加压坚硬内固定接骨器的应力遮挡作用,在手术治疗中应充分注意。应力遮挡保护作用是在两种不同弹性模量(骨骼和接骨板)之间,高弹性模量的接骨板(是骨的10倍)承担了更多的负载,保护了较低弹性模量的骨骼,使其少承载,甚至不承载。有些学者认为,手术中,机械固定中的螺栓拧得太紧而造成断端局部应力集中,长时间的局部应力过大,反会引起骨的再吸收而萎缩,最终使固定变松了。所以,机械固定时的机械力应在一定适宜的应力范围,过大、过小都不适宜。

4.压电效应 一般认为压电效应是应力引起骨再生修复的机制。深田荣一第一个发现骨的压电效应,并认为是由胶原纤维引起的,Becker和Marray指出电场能激活蛙骨细胞中的蛋白质络合物形成,使胶原纤维定向排列,并且排成与力线相垂直。Bassett和Pawlick把金属板植入骨中,通以负电,结果新生的骨材料沉积于电极金属板上,说明骨的再生和修复与压电效应有关。

5.骨中钙质的沉积和溶解还与内分泌物质有关,如生长素STH,肾上腺皮质激素ACTH、甲状腺素T4、雌激素、维生素A、C、D有关。

9. 座姿时股骨头承受力大吗

座姿时股骨头没有承受力。