醫(yī)用材料生物學(xué)基礎(chǔ)－蔡偉第二章醫(yī)用植入材料生物環(huán)境-四人體骨骼系統(tǒng)與骨組織生物力學(xué)五免疫系統(tǒng)與免疫細(xì)胞課件

工業(yè)大學(xué)二OO六醫(yī)用材料生物學(xué)基礎(chǔ)第二章生物環(huán)境1四、骨骼與骨組織生物力學(xué)第二章醫(yī)用植入材料生物環(huán)境一、生命體系結(jié)構(gòu)、人體組織與器官二、細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能三、人體血液與組織液系統(tǒng)四、人體骨骼系統(tǒng)與骨組織生物力學(xué)五、人體免疫系統(tǒng)與免疫細(xì)胞第二章生物環(huán)境2四、骨骼與骨組織生物力學(xué)四、人體骨骼系統(tǒng)與骨組織生物力學(xué)骨的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

骨的形態(tài)骨的構(gòu)造:骨膜/骨質(zhì)/骨髓

骨的顯微結(jié)構(gòu)骨的化學(xué)成分與物理性質(zhì)骨骼及其力學(xué)性質(zhì)

骨折修復(fù)期關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)第二章生物環(huán)境3四、骨骼與骨組織生物力學(xué)骨的形態(tài)成人全身骨約占體重的20％，206塊。形態(tài)多樣，分為四類：

扁骨：呈板狀，富有較大的彈性和堅(jiān)固性，圍成空腔對腔內(nèi)器官起保護(hù)作用，如頂骨、枕骨等；不規(guī)則骨：形狀不規(guī)則，如椎骨、蝶骨。第二章生物環(huán)境5四、骨骼與骨組織生物力學(xué)胸骨劍突骶骨髖骨尾骨股骨腓骨顱骨頸椎肩胛骨胸骨胸椎肱骨腰椎腕骨掌骨指骨尺骨橈骨髕骨脛骨跗骨趾骨骨跟骨腓骨股骨尾骨肋骨第二章生物環(huán)境6四、骨骼與骨組織生物力學(xué)骨的構(gòu)造:骨膜/骨質(zhì)/骨髓

骨膜：緊貼在除關(guān)節(jié)面以外的骨表面的一層致密纖維結(jié)締組織膜，很堅(jiān)韌，分為內(nèi)外兩層。內(nèi)層中有一些細(xì)胞可分化為成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞。骨膜內(nèi)含有豐富的血管和神經(jīng)，對骨起營養(yǎng)作用。骨由骨膜、骨質(zhì)和骨髓構(gòu)成，有豐富的血管和神經(jīng)?；铙w內(nèi)的每一塊骨都是一個(gè)活的器官。第二章生物環(huán)境7四、骨骼與骨組織生物力學(xué)骨的構(gòu)造:骨膜/骨質(zhì)/骨髓

骨質(zhì)：分骨密質(zhì)和骨松質(zhì)兩類。骨密質(zhì)：在骨的表面，由層層緊密排列的骨板構(gòu)成，結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)硬，抗壓、抗扭曲力強(qiáng)。

第二章生物環(huán)境9四、骨骼與骨組織生物力學(xué)骨的構(gòu)造:骨膜/骨質(zhì)/骨髓骨松質(zhì)：骨松質(zhì)在骨密質(zhì)的內(nèi)面，結(jié)構(gòu)疏松，彈性較大，由許多片狀的骨小梁交織排列而成。呈蜂窩狀，骨小梁與壓力的傳遞方向一致，能承受很大的壓力。第二章生物環(huán)境10四、骨骼與骨組織生物力學(xué)骨的構(gòu)造:骨膜/骨質(zhì)/骨髓骨密質(zhì)和骨松質(zhì)的分布：

長骨骨干：有很厚的骨密質(zhì)，骨干中央為骨髓腔。

長骨骨骺及短骨：表面有一層薄的骨密質(zhì)，中央為骨松質(zhì)。

扁骨：內(nèi)外表面都是骨密質(zhì)形成的骨板，中央為骨松質(zhì)Macroscopicstructure第二章生物環(huán)境11四、骨骼與骨組織生物力學(xué)的顯微結(jié)構(gòu)

作用：骨組織與軟骨組織均屬于具有支持和保護(hù)作用的結(jié)締組織。骨質(zhì)、骨膜（血管、神經(jīng)）、骨髓骨組織骨細(xì)胞：多突起，位于骨陷窩內(nèi)，埋藏在固體狀態(tài)基質(zhì)中．基質(zhì)：基質(zhì)和纖維排列成緊密的骨板。具有一定的形狀和強(qiáng)大的堅(jiān)韌性和彈性。軟骨組織骨組織透明軟骨、彈力軟骨和纖維軟骨骨第二章生物環(huán)境13四、骨骼與骨組織生物力學(xué)Microscopicstructureofbone中央管第二章生物環(huán)境14四、骨骼與骨組織生物力學(xué)骨的化學(xué)成分與物理性質(zhì)無機(jī)物堿性磷酸鈣為主的無機(jī)鹽類、碳酸鈣等。作用：使骨挺硬堅(jiān)實(shí)。有機(jī)物大量排列規(guī)則的骨膠原纖維束和粘多糖蛋白作用：作為骨支架，賦予骨彈性和韌性，

使骨具有基本形態(tài)。骨的可塑性：在生長、發(fā)育過程中，由于各種條件的影響使得骨的形態(tài)有所改變。骨的粘彈性：在外力作用下，骨產(chǎn)生的形變與時(shí)間相關(guān)。第二章生物環(huán)境15四、骨骼與骨組織生物力學(xué)骨骼及其力學(xué)性質(zhì)骨骼：是人體的支架，運(yùn)動的支撐。力學(xué)性質(zhì)：

極限強(qiáng)度：

抗張強(qiáng)度

抗壓強(qiáng)度

彎曲強(qiáng)度

剛度：

彈性模量：

韌性：應(yīng)力－應(yīng)變曲線：在此施加壓力在此拉伸體重的著力點(diǎn)人體股骨的應(yīng)力分布第二章生物環(huán)境17四、骨骼與骨組織生物力學(xué)PropertiesofCorticalvs.CancellousBoneSTRESSStiffer,withstandsgreaterstressCORTICAL皮質(zhì)骨

骨松質(zhì)CANCELLOUSGreaterArea:AbsorbsmoreEnergyPhysiologicalRegion第二章生物環(huán)境18四、骨骼與骨組織生物力學(xué)骨骼及其力學(xué)性質(zhì)成人濕潤密質(zhì)骨試件的拉伸應(yīng)力——應(yīng)變曲線（σ－ε圖）σ=117Mpaε橈骨腓骨肱骨σ=117Mpaε=1.5%線彈性第二章生物環(huán)境19四、骨骼與骨組織生物力學(xué)骨骼及其力學(xué)性質(zhì)第二章生物環(huán)境21四、骨骼與骨組織生物力學(xué)骨Meserer（1880）Yamada（1970）整骨數(shù)彎曲強(qiáng)度Mpa試件數(shù)彎曲強(qiáng)度Mpa肱骨7男143.615－201958女138.2橈骨

15－20221尺骨

15－20221股骨7男178.015－201776女157.3脛骨7男165.715－202096女162.8腓骨

15－20221新鮮成人密質(zhì)骨彎曲強(qiáng)度均值第二章生物環(huán)境22四、骨骼與骨組織生物力學(xué)Load-DeformationcurvesofseveralmaterialsLOADSTEEP

=

STIFF第二章生物環(huán)境23四、骨骼與骨組織生物力學(xué)骨折修復(fù)期血腫的形成與急性炎癥期：第二章生物環(huán)境25四、骨骼與骨組織生物力學(xué)骨折修復(fù)期1、血腫的形成：血腫軟組織損傷、血管破裂骨折巨噬細(xì)胞、血小板、血細(xì)胞生化反應(yīng)毛細(xì)血管通透性纖維蛋白原不溶纖維蛋白素凝血因子：凝血酶、血小板、鈣纖維網(wǎng)架纖維細(xì)胞膠原、骨基質(zhì)骨折處肉芽組織入侵細(xì)胞、毛細(xì)血管增生使血塊吸收，形成收集入侵細(xì)胞第二章生物環(huán)境26四、骨骼與骨組織生物力學(xué)關(guān)節(jié)的基本結(jié)構(gòu)：關(guān)節(jié)面、關(guān)節(jié)囊、關(guān)節(jié)腔第二章生物環(huán)境29四、骨骼與骨組織生物力學(xué)關(guān)節(jié)的基本結(jié)構(gòu)articularcartilage:關(guān)節(jié)軟骨減少骨面間的摩擦并緩沖撞擊，增加關(guān)節(jié)的靈活性。Meniscus：半月板增加關(guān)節(jié)的彈性，減少骨面的沖擊和振蕩，使兩骨關(guān)節(jié)面互相適應(yīng)，有利于關(guān)節(jié)運(yùn)動。關(guān)節(jié)囊：纖維層：與骨膜相續(xù)，增厚則形成韌帶。

滑膜層：薄而光滑，襯于纖維層內(nèi)面，附著于關(guān)節(jié)軟骨的邊緣，含有豐富的血管和淋巴管，分泌少量滑液，潤滑關(guān)節(jié)面和關(guān)節(jié)軟骨，同時(shí)具有吸收作用。第二章生物環(huán)境30四、骨骼與骨組織生物力學(xué)第二章醫(yī)用植入材料生物環(huán)境一、生命體系結(jié)構(gòu)、人體組織與器官二、細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能三、人體血液與組織液系統(tǒng)四、人體骨骼系統(tǒng)與骨組織生物力學(xué)五、人體免疫系統(tǒng)與免疫細(xì)胞第二章生物環(huán)境31四、骨骼與骨組織生物力學(xué)五、人體免疫系統(tǒng)與免疫細(xì)胞免疫人體免疫系統(tǒng)淋巴細(xì)胞吞噬細(xì)胞第二章生物環(huán)境32四、骨骼與骨組織生物力學(xué)人體免疫系統(tǒng)——免疫

immunity：免疫一詞來源于拉丁文，原意指古代羅馬元老院的元老們在職期間可以免除各種公民的義務(wù)和法律起訴。歷史上免疫是指機(jī)體不得疾病，尤其是不得傳染性疾病。實(shí)際上，針對傳染性疾病的防御機(jī)制也參與機(jī)體對非感染性外源物質(zhì)的應(yīng)答，即對外源性物質(zhì)的反應(yīng)。這些防御機(jī)制保護(hù)機(jī)體不受傳染，清除引起組織損傷和疾病的外源性物質(zhì)。免疫：機(jī)體對入侵異物的識別、排除和消滅的過程。第二章生物環(huán)境33四、骨骼與骨組織生物力學(xué)人體免疫系統(tǒng)1、非特異性免疫（先天免疫）：對許多病原微生物具有防御作用，不需要依賴任何一種特殊微生物刺激的影響。

皮膚、粘膜阻止病原微生物入侵的屏障作用；

表面分泌物的殺菌作用；

吞噬細(xì)胞的吞噬作用等。

免疫

immunity：第二章生物環(huán)境34四、骨骼與骨組織生物力學(xué)人體免疫系統(tǒng)2、特異性免疫（適應(yīng)性免疫、獲得性免疫）

免疫

immunity機(jī)體通過隱性感染、傳染病或預(yù)防接種等方式，使病原微生物與免疫細(xì)胞接觸后，所獲得的防御機(jī)能，僅針對某一特定的病原微生物（特異抗原）發(fā)揮作用。種牛痘、打預(yù)防針。第二章生物環(huán)境35四、骨骼與骨組織生物力學(xué)人體免疫系統(tǒng)——免疫系統(tǒng)

由淋巴器官和淋巴組織組成，在功能上，由各種免疫細(xì)胞協(xié)同作用完成。淋巴器官中樞淋巴器官：脊髓、胸腺外周淋巴器官：淋巴結(jié)、脾、扁桃體第二章生物環(huán)境36四、骨骼與骨組織生物力學(xué)中樞淋巴器官：脊髓（B細(xì)胞）、胸腺（T細(xì)胞）

執(zhí)行生成免疫細(xì)胞的功能，多功能造血干細(xì)胞在此發(fā)育成為B和T淋巴細(xì)胞。外周淋巴器官：淋巴結(jié)、脾、扁桃體等

成熟免疫細(xì)胞在此執(zhí)行應(yīng)答功能，隨血流轉(zhuǎn)移到此的淋巴細(xì)胞與某種抗原接觸后，分化、增殖成為具有免疫功能的細(xì)胞。第二章生物環(huán)境37四、骨骼與骨組織生物力學(xué)返回淋巴器官第二章生物環(huán)境38四、骨骼與骨組織生物力學(xué)淋巴細(xì)胞胸腺依賴淋巴細(xì)胞：T細(xì)胞（記憶、效應(yīng)T細(xì)胞）脊髓依賴淋巴細(xì)胞：B細(xì)胞殺傷性淋巴細(xì)胞：K細(xì)胞

存在于血液和脾中，數(shù)量很少，約占血中淋巴細(xì)胞的5－7％，通過抗體的特異性有目的地殺死靶細(xì)胞。自然殺傷性淋巴細(xì)胞：NK