骨骼力学的几个基本概念
生物力学(biomechanics)是一门以力学理论和方法探讨人体及其它生命体有关力学问题的学科，涉及工程学、医学、仿生学、体育等多种学科，在骨科领域中，应用生物力学的概念和原理解释人体正常和异常的解剖与生理现象，有助于骨科医生更好地理解和治疗肌肉骨骼系统的疾病。因此，骨骼力学已成为现代骨科医生必须具备的科学基础。
一、基本概念
人体运动器官的功能包括支撑与运动两个方面。人体骨骼是身体的坚强支柱，分为躯干骨、四肢骨和颅骨三大部分。成人的骨共有206块，就像一台机器共有206个构件，每个构件在人的日常生活、劳动和运动中都承受着足够的承载能力，它由三方面来衡量。
1.要求骨骼有足够的强度——强度是指物体抵抗破坏的能力。保证骨骼的正常功能，首先要求有足够的强度，即在较大载荷作用下骨骼或骨折内固定后不发生断裂或较大的塑性变形。
2.要求骨骼有刚度——刚度是衡量物体抵抗变形能力的指标，刚度要求骨骼在载荷作用下发生的弹性变形不超过一定范围。
3.要求骨骼有足够的稳定性——保持平衡的能力，如长骨在压力作用下有被压弯的可能性，但在日常生活中始终保持原有直线平衡形状不变。
二、外力与内力
所谓力就是一个物体对另一个物体的作用，它可分为外力和内力。人体在日常生活与运动中都会对机体的每块骨产生复杂的力，如人体在长跑时受到的外力为体重、迎面风力及地面反作用力等。当外力使物体发生变形时，物体内部分子之间伴随着一种抵抗力即为内力，例如，我们用手拉弹簧，就一定感到弹簧也在拉我们的手，拉力愈大，抵抗拉力也愈大。因此，外力越大，内力也越大。
三、应力与应变
任何物体只要在外力作用下，就一定要发生变形，同时又在物体内部引起内力，内力是随着外力的加大而增大，它总是与外力维持平衡，从而才能使物体不发生破坏。
任何物体在受力时都会引起物体的变形，变形点称为应变，内力强度点称为应力。应力即为单位面积上的内力。写成公式为：
(https://www.daowen.com)
即
δ=
【单位常用mPa(mN／m2)】
应力是指局部力的强度，是单位面积上的力。应变是局部的变形，是形变量与原尺度之比。如果某骨承受了很重的力，超出了其耐受应力与应变的极限，即可造成骨骼损伤甚至发生骨折。
四、五种基本变形
骨骼在受到外力作用时都有不同程度的变形，一般骨骼受力时的变形形式分为拉伸、压缩、剪切、弯曲和扭转等五种基本变形(图1-2-1)。例如：运动员在进行吊环运动时上肢骨就受到拉伸作用；举重运动员挺举时四肢均受到压缩作用；弯腰时脊柱受到弯曲作用；体操运动员做转身动作时下肢骨受到扭转作用；车床剪切断肢体即为剪切作用等。但人体在受伤骨折时，往往是几种作用力的复合。例如，跌倒后桡骨远端骨折，既有剪切力又有压缩力等。
图1-2-1 骨骼受力不同的变形形式
五、骨组织的力学特性
1.各向异性：由于骨的结构为中间多孔介质的夹层结构材料，因而这种材料是各向异性体(不同方向的力学性质不同)。
2.弹性和坚固性：骨组织大约有25%～30%是水，其余70%～75%是无机物和有机物，其中无机物(磷酸钙与碳酸钙)占60%～70%，有机物(骨胶原)占20%～40%。骨的有机成分组成网状结构，使骨具有弹性，骨的无机物填充在有机物的网状结构中，使骨具有坚固性，能承受各种形式的应力。研究表明，无机物使骨具有抗压能力，而有机物使骨具有抗张能力。
3.抗压力强，抗张力差：骨对纵向压缩的抵抗最强，即在压力情况下不易损坏，在张力情况下易损坏，这和骨小梁的排列有关。
4.耐冲击力和持续力差：载荷作用时，在骨中所引起的张力分布虽然一样，但效果不一样。两者相等时，冲击力在骨中所引起的变化较大，即骨对冲击力的抵抗比较小。另外，同其它材料相比，其持续性能、耐疲劳性能较差。