[科普中国]-应力遮挡

应力遮挡（Stress Shielding Effect），是指当两种或者多种具有不同刚度的材料共同承载外力时，具有刚度较高的材料将会承担较多的载荷，而刚度较低的载荷则只需承载较低的载荷，即所谓的应力遮挡。

骨生物力学中的应力遮挡效应自提出骨折固定的治疗方法后，临床治疗中倡导采用刚度和强度较高的接骨板对骨折部位进行固定。这种方法在术后近期可以为骨折组织提供稳定的力学环境，防止发生再损伤。并且为身体提供坚实的支持，有利于患者在康复过程中进行正常的活动。

但是，由于接骨板的刚度远远大于骨组织的刚度，骨组织长期处于应力较低的水平。在骨折康复的后期，骨组织会因为得不到足够的力学刺激而发生骨质疏松等症状。在接骨板拆除后往往容易再次发生骨折。往往固定的时间越长，骨的力学性能越差。

应力遮挡与骨重建理论应力遮挡的现象是骨重建效应的重要体现。在骨骼中，骨组织中的成骨细胞和破骨细胞通过感受力学刺激来对骨的生长或吸收进行调控。当骨的应变低于50-100微应变、应力低于1-2MPa时，骨组织发生吸收；当骨的应变高于1000-1500微应变、应力高于约20 MPa时，骨组织发生生长；而当骨的应变进一步高于约3000微应变、应力高于约60 MPa时，骨组织发生损伤[1]。

当骨组织中发生应力遮挡时，骨上的应力水平往往长期处于较低的水平，从而使得骨组织逐渐发生吸收，造成骨折部位的骨质疏松，成为术后再骨折的重要诱因。

骨折固定术的改进在认识到应力遮挡的机理之后，临床上对骨折固定的方法进行了大量的改进。研究者们提出采用刚度较低的复合材料接骨板，使得骨组织在康复过程中获得更多的力学刺激。

目前可吸收骨植入物越来越受到重视。可吸收接骨板可以在术后固定的初期提供较坚实的固定作用，为骨折部位提供稳定的力学环境。随着接骨板的不断降解，其刚度不断下降，同时骨组织不断的愈合，逐渐承担更多的载荷，从而促进骨生长的效应。最终，接骨板完全降解，并且被新骨取代，不需要再次取出。但是目前，如何控制接骨板的降解与骨组织的生长相协调，仍是该领域亟待解决的重要问题。

参考文献1. Frost, H.M., A 2003 Update of Bone Physiology and Wolff's Law For Clinicians.The Angle Orthodontist, 2004. 74(1): p. 3-15.

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姚杰 - 讲师 - 北京航空航天大学生物与医学工程学院樊瑜波 - 教授 - 北京航空航天大学生物与医学工程学院王丽珍 - 讲师 - 北京航空航天大学生物与医学工程学院