生物醫學工程理論與實踐/生物力學II

關節表面運動

踝關節

踝關節是足部和腿部連線的區域。^[1]踝關節由三個關節組成：距小腿關節（踝關節）和距跟關節（距下關節）以及下脛腓關節^[2][3]。踝關節中骨骼的末端覆蓋著軟骨。距小腿關節由腓骨和脛骨遠端與距骨滑車之間的關節形成。距跟關節由距骨與跟骨之間的關節形成。

關節接觸

距小腿關節接觸面積隨著踝關節屈曲而變化。

距跟（距下）關節

表。距跟（踝）關節接觸面積

研究者	蹠屈	中立位	背屈
Ramsey和Hamilton [1976]		4.40 ± 1.21
Libotte等人 [1982]	5.01 (30o)	5.41	3.60 (30o)
Paar等人 [1983]	4.15 (10o)	4.15	3.63 (10o)
Macko等人 [1991]	3.81 ± 0.93 (15o)	5.2 ± 0.94	5.40 ± 0.74 (10o)
Driscoll等人 [1994]	2.70 ± 0.41 (20o)	3.27 ± 0.32	2.84 ± 0.43 (20o)
Pereira等人 [1996]	1.49 (20o)	1.67	1.47 (10o)
Rosenbaum等人 [2003]		2.11 ± 0.72

旋轉軸

已經研究了距小腿關節的關節運動，以根據特定的解剖學標誌定義旋轉軸及其位置。

表。踝關節的旋轉軸

研究者	軸	位置
Elftman [1945]	固定軸。	相對於矢狀面67.6 ± 7.4o
Isman和Inman [1969]	固定軸。	外踝遠端末端前8毫米，下方3毫米；內踝遠端末端後1毫米，下方5毫米
Allard等人 [1987]	固定軸。	相對於額狀面95.4 ± 6.6o，相對於矢狀面77.7 ± 12.3o，相對於橫斷面17.9 ± 4.5o
Singh等人 [1992]	固定軸。	外踝遠端末端前3.0毫米，下方2.5毫米；內踝遠端末端後2.2毫米，下方10毫米
Sammarco等人 [1973]	瞬時軸。	距骨體內外
D’Ambrosia等人 [1976]	瞬時軸。	無一致模式
Parlasca等人 [1979]	瞬時軸。	96%在距脛骨關節面下方20毫米處沿長軸的某一點12毫米以內
Van Langelaan [1983]	瞬時軸。	大致垂直於足部的縱向方向，穿過距骨體，方向從前外上到後內下
Barnett和Napier	準瞬時軸	背屈：向下和向外側 蹠屈：向下和向內側
Hicks [1953]	準瞬時軸	背屈：外踝尖端下方5毫米到內踝尖端前15毫米 蹠屈：外踝尖端上方5毫米到內踝尖端前15毫米，下方10毫米

^a 固定軸；瞬時軸；準瞬時軸。

距跟關節的運動軸已被幾位作者描述過。

表 距跟（距下）關節的旋轉軸

研究者	軸a	位置
Manter [1941]	固定軸。	相對於矢狀面16o（8–24o），相對於橫斷面42o（29–47o） 橫斷面
Shephard [1951]	固定軸。	跟骨結節到距骨頸
Hicks [1953]	固定軸。	足跟後外側角到距骨頸的背內側
Isman和Inman [1969]	固定軸。	相對於矢狀面23o± 11o，相對於橫斷面41o± 9o
Kirby [1947]	固定軸。	從足跟後外側，向後延伸到第一蹠骨間隙，向前
Rastegar等人 [1980]	瞬時軸。	脛骨遠端關節面後外側象限的旋轉瞬心軌跡，隨施載入荷而變化
Van Langelaan [1983]	瞬時軸。	一束與足部縱向方向成銳角的軸，穿過跗骨管，方向從前內上到後外下
Engsberg [1987]	瞬時軸。	一束方向從前內上到後外下的軸

^a固定軸；瞬時軸。

膝關節

膝關節連線大腿和小腿，由脛股關節（股骨和脛骨之間的關節）和髕股關節（股骨和髕骨之間的關節）組成^[4]。

膝關節

表。股骨後髁球面半徑

	正常膝關節	膝外翻	膝內翻
內側髁	20.3 ± 3.4（16.1–28.0）	21.2 ± 2.1（18.0–24.5）	21.1 ± 2.0（17.84–24.1）
外側髁	19.0 ± 3.0（14.7–25.0）	20.8 ± 2.1（17.5–30.0）	21.1∗ ± 2.1（18.4–25.5）

來源：Matsuda S.，Miura H. Nagamine R.，Mawatari T.，Tokunaga M.，Nabeyama R.和Iwamoto Y.正常和骨關節炎膝關節股骨髁的解剖學分析。J. Ortho. Res. 22: 104–109, 2004。

脛骨平臺

脛骨平臺

表 脛骨近端幾何形狀

引數	符號	所有肢體	男性	女性
脛骨平臺寬度（毫米）
內側平臺	T1	32 ± 3.8	34 ± 3.9	30 ± 22
外側平臺	T3	33 ± 2.6	35 ± 1.9	31 ± 1.7
總寬度	T1+T2+T3	76 ± 6.2	81 ± 4.5	73 ± 4.5
脛骨平臺深度（毫米）
前後深度，內側	T4	48 ± 5.0	52 ± 3.4	45 ± 4.1
前後深度，外側	T5	42 ± 3.7	45 ± 3.1	40 ± 2.3
棘間寬度（毫米）	T2	12 ± 1.7	12 ± 0.9	12 ± 2.2
髁間深度（毫米）	T6	48 ± 5.9	52 ± 5.7	45 ± 3.9

來源：Yoshioka Y.，Siu D.，Scudamore R.A.和Cooke T.D.V. 1989. J. Orthop. Res. 7:132。

表。髕骨關節面角度

關節面角度	0o	30o	60o	90o	120o
γm(度)	60.88	60.96	61.43	61.30	60.34
	3.89a	4.70	4.12	4.12	4.51
γn(度)	67.76	68.05	68.36	68.39	68.20
	4.15	3.97	3.63	4.01	3.67

來源：Ahmed A.M., Burke D.L., and Hyder A. 1987. J. Orthop.Res. 5: 69–85.

關節接觸

膝關節屈曲（度）	-5	5	15	25	35	45	55	65	75	85
接觸面積（cm2）	20.2	19.8	19.2	18.2	14.0	13.4	11.8	13.6	11.4	12.1

來源：Maquet P.G., Vandberg A.J., and Simonet J.C. 1975. J. Bone Joint Surg. 57A:766.

表 股骨相對於脛骨的後方移位

作者	條件	前後位移(mm)
Kurosawa [1985]	體外	14.8
Andriacchi [1986]	體外	13.5
Draganich [1987]	體外	13.5
Nahass [1991]	體內(行走)	12.5
	體內(上樓梯)	13.9

髖關節

髖關節（正面圖）

表 近端股骨的幾何形狀

引數	女性	男性
股骨頭直徑（mm）	45.0 ± 3.0	52.0 ± 3.3
頸幹角（度）	133 ± 6.6	129 ± 7.3
前傾角（度）	8 ± 10	7.0 ± 6.8

來源：Yoshioka Y., Siu D., and Cooke T.D.V. 1987. J. Bone Joint Surg. 69A: 873.

肩關節

肩關節，前檢視

肩關節，後檢視

關節接觸

表 盂肱關節接觸面積

抬高角度（o）	SR處的接觸面積（cm2）	SR內側20o處的接觸面積（cm2）
0	0.87 ± 1.01	1.70 ± 1.68
30	2.09 ± 1.54	2.44 ± 2.15
60	3.48 ± 1.69	4.56 ± 1.84
90	4.95 ± 2.15	3.92 ± 2.10
120	5.07 ± 2.35	4.84 ± 1.84
150	3.52 ± 2.29	2.33 ± 1.47
180	2.59 ± 2.90	2.51 ± 不適用

SR = 開始外旋，使肩關節在肩胛平面達到最大抬高（≈40^o ±8^o）；不適用 = 不適用。來源：Soslowsky L.J., Flatow E.L., Bigliani L.U.,Pablak R.J., Mow V.C., and Athesian G.A. 1992. J. Orthop.Res. 10: 524.

旋轉軸

表 臂抬高：盂肱關節-肩胛胸廓旋轉

研究者	盂肱關節/肩胛胸廓 運動比率
Inman 等人 [1994]	2:1
Freedman 和 Munro [1966]	1.35 : 1
Doody 等人 [1970]	1.74 : 1
Poppen 和 Walker [1976]	4.3 : 1 （<24o抬高） 1.25 : 1 （>24o抬高）
Saha [1971]	2.3 : 1 （30–135o抬高）

肘關節

表 肘關節幾何形狀

引數	尺寸（mm）
肱骨小頭半徑	10.6 ± 1.1
外側滑車緣半徑	10.8 ± 1.0
中央滑車溝半徑	8.8 ± 0.4
內側滑車溝半徑	13.2 ± 1.4
屈伸 軸線距肱骨髁上線
外側	6.8 ± 0.2
內側	8.7 ± 0.6

來源：Shiba R., Sorbie C., Siu D.W., Bryant J.T.,Cooke T.D.V., and Weavers H.W. 1988. J. Orthop.Res. 6: 897.

關節接觸

表 肘關節接觸面積

腕關節

右側人手腕的後側

右側人手腕的前側

腕關節韌帶。後檢視

腕關節韌帶。前檢視

手部

人體手的骨骼。

腕部和手掌的肌肉和其他結構。

表 中段掌骨頭和近端指骨基部的曲率半徑

	MCH 指數	長	PPB 指數	長
骨性輪廓(半徑)	6.42 ± 1.23	6.44 ± 1.08	13.01 ± 4.09	11.46 ± 2.30
軟骨輪廓(半徑)	6.91 ± 1.03	6.66 ± 1.18	12.07 ± 3.29	11.02 ± 2.48

來源：Tamai K., Ryu J., An K.N., Linscheid R.L.,Cooney W.P., and Chao E.Y.S. 1988. J. Hand Surg.13A: 521.

表 腕掌關節關節面的曲率

	n	標題文字	標題文字	標題文字	標題文字
梯形骨
女性	示例	示例	示例	示例	示例
男性	示例	示例	示例	示例	示例
總計	示例	示例	示例	示例	示例
女性與男性	示例	示例	示例	示例	示例
掌骨
女性	示例	示例	示例	示例	示例
男性	示例	示例	示例	示例	示例
總計	示例	示例	示例	示例	示例
女性與男性	示例	示例	示例	示例	示例

注：曲率半徑：ρ = 1/κ。 來源：Athesian J.A., Rosenwasser M.P., and Mow V.C. 1992. J. Biomech. 25: 591.

關節潤滑

摩擦學

摩擦學源於希臘語“tribos”，意為“摩擦”或“擦”，以及字尾“ology”，意為“對……的研究”。因此，摩擦學是對摩擦的研究，或者說是“對摩擦事物的研究”。摩擦學是機械工程和材料科學的一個分支，涵蓋了摩擦、潤滑和磨損等領域。它由英國物理學家大衛·塔博爾和彼得·喬斯特於1964年提出，開創了摩擦學這一新的學科。^[5] 摩擦學無處不在，具體體現在以下方面：

內容	示例
單個部件	剎車片、離合器片、齒輪、軸承等。
元件或產品	發動機、懷錶、攀巖鞋等。
製造工藝	軋製、車削、衝壓、磨削、拋光等。
建築/勘探	礦漿泵、太空梭、挖掘機、石油鑽井平臺、海底隧道掘進機等。
自然現象	啟動/停止靜摩擦：壁虎足、水蝕風蝕、板塊構造等。

接觸面

每個應用都存在相對運動的接觸面，例如滑動、滾動和衝擊。表面並非簡單且平坦的。所有工程表面都具有一定的粗糙度，而這種粗糙度在摩擦學中起著重要作用。表面粗糙度源於零件的所有先前歷史，例如製造、處理和在應用中的先前使用。

摩擦

靜摩擦&動態摩擦

兩塊平板之間流體的層流剪下。流體與運動邊界的摩擦導致流體發生剪下。執行此操作所需的力是衡量流體粘度的指標。

摩擦是指固體表面、流體層和相互滑動的材料元素之間相對運動的阻力。

靜摩擦發生在兩個或多個固體物體之間沒有相對運動時（例如桌子放在地面上）。靜摩擦係數通常用μ_s表示，通常高於動摩擦係數。

動摩擦（或動態摩擦）是指兩個物體之間存在相對運動並相互摩擦時的摩擦（例如雪橇在地面上）。動摩擦係數通常用μ_k表示，對於相同材料，動摩擦係數通常小於靜摩擦係數。^[6]

滾動摩擦是指兩個物體之間存在相對運動，且其中一個物體在另一個物體上“滾動”時的摩擦（例如汽車車輪在地面上）。這被歸類為靜摩擦的一種，因為輪胎在任何時刻與地面接觸的部分，在輪胎旋轉時，相對於地面是靜止的。

流體摩擦描述了固體物體在液體或氣體介質中運動時的摩擦。飛機上的空氣阻力或游泳者身上的水阻力都是流體摩擦的例子。這種內部流動阻力以粘度表示。粘度可以透過各種粘度計和流變儀進行測量。

潤滑

潤滑是指為了減少摩擦、防止磨損、將碎屑從介面處帶走以及透過在表面之間插入稱為潤滑劑的物質來提供冷卻，從而幫助承載（產生的壓力）的過程或技術。潤滑型別可以根據擠壓油膜（油膜）厚度h與表面粗糙度的比率進行分類。但是，全膜潤滑可以細分為兩種形式：流體動力潤滑和彈性流體動力潤滑。

1. 流體動力潤滑(h>Ra)：也稱為流體膜潤滑、厚膜潤滑或浸潤潤滑。載荷完全由厚的油膜承擔。流體動力潤滑依賴於表面之間的相對速度、油的粘度、載荷以及運動或滑動表面之間的間隙。流體動力潤滑用於精密儀器、手錶、鐘錶、槍支、縫紉機、科學儀器等輕型機械，以及大型滑動軸承（如支承軸承、柴油機主軸承）。雷諾方程可用於描述流體的原理。當使用氣體時，其推導過程更為複雜。
2. 彈性流體動力潤滑(h>Ra)：油膜彈性地變形滾動表面以對其進行潤滑。
3. 從流體動力潤滑和彈性流體動力潤滑到邊界潤滑的過渡(h~Ra)：潤滑從理想的無接觸流體動力狀態轉變為不太理想的“邊界”狀態，其中接觸增加通常會導致更高的摩擦和磨損。這種狀態有時稱為混合潤滑。
4. 邊界潤滑（也稱為邊界膜潤滑）(h<Ra)：物體在其粗糙峰值處發生更緊密的接觸。邊界潤滑發生在軸從靜止開始運動時、速度非常低、載荷非常高以及潤滑劑粘度過低時。這些因素在從流體動力潤滑到邊界潤滑的過渡中變得重要。邊界潤滑中最重要的因素是摩擦學系統的化學性質——接觸固體和包括潤滑劑在內的整個環境。

在流體動力潤滑中，一般的雷諾方程為

${\frac {\partial }{\partial x}}\left({\frac {\rho h^{3}}{12\mu }}{\frac {\partial p}{\partial x}}\right)+{\frac {\partial }{\partial y}}\left({\frac {\rho h^{3}}{12\mu }}{\frac {\partial p}{\partial y}}\right)={\frac {\partial }{\partial x}}\left({\frac {\rho h\left(u_{a}+u_{b}\right)}{2}}\right)+{\frac {\partial }{\partial y}}\left({\frac {\rho h\left(v_{a}+v_{b}\right)}{2}}\right)+\rho \left(w_{a}-w_{b}\right)-\rho u_{a}{\frac {\partial h}{\partial x}}-\rho v_{a}{\frac {\partial h}{\partial y}}+h{\frac {\partial \rho }{\partial t}}$

其中

• $p$ 是流體膜壓力。
• $x$ 和 $y$ 是軸承寬度和長度座標。
• $z$ 是流體膜厚度座標。
• $h$ 是流體膜厚度。
• $\mu$ 是流體粘度。
• $\rho$ 是流體密度。
• $u,v,w$ 分別是在 $x,y,z$ 方向上的邊界體速度。
• $a,b$ 分別表示上下邊界體的下標。

該方程可以使用一致的單位或無量綱化。雷諾方程假設

• 流體是牛頓流體。
• 流體粘性力占主導地位，超過流體慣性力。這是雷諾數的原理。
• 流體體力可以忽略不計。
• 流體膜中壓力的變化非常小（即 ${\frac {\partial p}{\partial z}}=0$）。
• 流體膜厚度遠小於寬度和長度，因此曲率效應可以忽略不計。（即 $h<<l$ 和 $h<<w$）。

磨損

磨損是指一個物體在與另一個物體接觸併發生相對運動時，材料的腐蝕或側向位移（或去除）。磨損是關於表面之間的相互作用，更具體地說，是由於對面表面的機械作用導致表面上的材料去除和變形。 兩個表面之間相對運動的要求以及粗糙峰之間的初始機械接觸是機械磨損與其他具有類似結果的過程之間的重要區別。。在正常的機械和實踐過程中，磨損速率通常會經歷三個階段

1. 初級階段或早期磨合期：表面相互適應，磨損速率可能會有所不同（高或低）。
2. 次級階段或中年期：老化速率穩定。大多陣列件的使用壽命都包含在這個階段。
3. 第三階段或老年期：元件因高老化速率而迅速失效。

一些常用的磨損機制（或過程）包括

1. 磨粒磨損，劃傷：當硬的粗糙表面劃傷較軟的表面時，就會發生磨粒磨損。
2. 粘著磨損，擦傷，咬合：粘著磨損可以在摩擦接觸的表面之間找到，通常意味著磨損碎片和材料化合物從一個表面到另一個表面的不需要的位移和附著。粘著磨損始於“區域性焊接”。材料的“相容性”對於粘著磨損很重要。堆垛層錯能、晶體結構、天然氧化物的形成都會對粘著磨損產生影響。
3. 微動/微動腐蝕:
4. 腐蝕磨損，空化，衝擊，電弧
5. 滾動接觸疲勞，剝落，分層：疲勞是材料表面因載荷而變弱的過程。每次滾輪或球體經過表面時，都會發生反向的亞表面剪下。這些應力的累積導致亞表面裂紋形成，通常發生在微觀結構不均勻性處。碎片通常會被碾過，造成額外的損壞。裂紋向表面擴充套件，顆粒剝落。
6. 摩擦腐蝕

這些磨損機制並非獨立作用，磨損機制也不是相互排斥的。

生物摩擦學

生物摩擦學

生物摩擦學在過去 40 年中一直是摩擦學領域最活躍的課題之一。生物摩擦學可以表述為對生物系統中摩擦、磨損和潤滑的研究，主要指滑膜關節，例如人體的髖關節和膝關節。

滑膜液

一個典型的關節

滑液是存在於滑膜關節腔內的粘稠的非牛頓流體。由於其類似蛋黃的稠度（“滑膜”部分來源於拉丁語中的卵，即雞蛋），滑液在運動過程中減少了滑膜關節關節軟骨之間的摩擦。在衝擊之間，雙關節中的滑液會變稠以保護關節，然後變稀至正常的粘度。該液體提供氧氣和營養物質，並去除周圍軟骨內軟骨細胞產生的二氧化碳和代謝廢物。

滑液的正常體積顯然因關節而異。正常的滑液含有 3-4 mg/ml 的透明質酸（玻尿酸）。 透明質酸由滑膜合成並分泌到關節腔中，以增加關節軟骨的粘度和彈性，並潤滑滑膜和軟骨之間的表面。 滑液包含潤滑素（也稱為 PRG4）作為第二種潤滑成分，由滑膜成纖維細胞分泌。 它在所謂的邊界層潤滑中起著至關重要的作用，可以減少軟骨表面的摩擦。此外，它還有助於調節滑膜細胞的生長。 它還包含吞噬細胞，可以清除微生物和關節正常磨損產生的碎屑。並且它與滑液pH值的改變有關。

關節潤滑

葡萄糖胺

葡萄糖胺

葡萄糖胺 (C₆H₁₃NO₅) 是軟骨、粘膜和滑液的重要組成部分。它可以在實驗室中製造，也可以從龍蝦、螃蟹、蝦和其他海洋生物的外骨骼中提取。它可以以多種形式存在，如葡萄糖胺硫酸鹽、葡萄糖胺鹽酸鹽和 N-乙醯葡萄糖胺。葡萄糖胺的療效普遍認為良好，並得到多項研究的支援。在美國，食品藥品監督管理局尚未批准葡萄糖胺用於人體醫療用途。 由於葡萄糖胺在美國被歸類為膳食補充劑，因此其安全性和配方完全由製造商負責。在歐洲大部分地區，葡萄糖胺被批准為藥物，並以葡萄糖胺硫酸鹽的形式銷售。

所有葡萄糖胺鹽的主要副作用都是輕微的胃腸道問題，如便秘、腹瀉、絞痛、脹氣、燒心和噁心。葡萄糖胺硫酸鹽與嗜睡和頭痛有關。葡萄糖胺對哺乳期或孕婦的影響尚未得到充分研究。由於葡萄糖胺是一種氨基糖，也是糖胺聚糖的重要前體，因此它可能會升高血糖水平。由於葡萄糖胺通常由貝類製成，並且產品來源不需要在標籤上標明，因此建議對海鮮過敏的人也要謹慎。

軟骨素

軟骨素硫酸鏈中一個單元的化學結構。軟骨素-4-硫酸：R₁ = H；R₂ = SO₃H；R₃ = H。軟骨素-6-硫酸：R₁ = SO₃H；R₂，R₃ = H。

與葡萄糖胺一樣，軟骨素是軟骨的另一種主要成分。軟骨素可以人工合成，但通常是從牛和鯊魚軟骨中提取。軟骨素存在於膳食補充劑中，用作治療骨關節炎的替代藥物，並且在歐洲和其他一些國家被批准和監管為該疾病的症狀緩釋藥物（SYSADOA）。 它通常與葡萄糖胺一起銷售。軟骨素和葡萄糖胺也用於獸醫學。

軟骨素的主要副作用不常見，但包括脫髮和輕微的胃腸道不適。軟骨素對哺乳期或孕婦的影響尚未得到充分研究。軟骨素可以降低血液的凝固能力，因此不建議與阿司匹林、抗血小板藥物或抗凝藥物一起服用。由於葡萄糖胺和軟骨素都是軟骨的組成部分，因此它們有時會組合在一個產品中。軟骨素產品有時也會與錳結合，錳可能有助於軟骨的生成，但大劑量服用有毒。美國國家科學院將成人錳的耐受上限設定為每天 11 毫克；應建議患者不要超過該水平。

MSM（甲基硫烷基甲烷）

MSM

甲基硫烷基甲烷 (MSM) 是一種有機硫化合物，化學式為 (CH₃)₂SO₂。它也稱為 DMSO₂、甲基碸和二甲基碸。 MSM 作為膳食補充劑銷售，並且經常與葡萄糖胺和/或軟骨素硫酸鹽結合使用，以幫助治療或預防骨關節炎。根據一項綜述，“MSM 聲稱的益處遠遠超過科學研究的數量。除了治療關節炎問題之外，很難為其使用建立強有力的論據。” 1978 年，美國食品藥品監督管理局批准將 DMSO 用於膀胱灌注，以治療間質性膀胱炎。由於 DMSO 會被人體代謝為 MSM，因此 MSM 可能是 DMSO 治療中的活性成分。 2000 年 10 月，美國食品藥品監督管理局警告一位 MSM 推廣者卡爾·洛倫停止為 MSM 做出治療性宣告。

歐米伽-3 脂肪酸

α-亞麻酸（ALA）的化學結構，一種必需的歐米伽-3 脂肪酸（18:3Δ9c,12c,15c，表示一條含有 18 個碳原子、在編號為 9、12 和 15 的碳原子上具有 3 個雙鍵的鏈）。雖然化學家從羰基碳（藍色編號）開始計數，但生物學家從n（ω）碳（紅色編號）開始計數。請注意，從n端（右側圖）開始，第一個雙鍵出現在第三個碳-碳鍵（線段）處，因此稱為“n-3”。這是因為n端在人體生理轉化過程中幾乎從未發生變化，因為它更具能量穩定性，而其他化合物可以從另一個羰基端合成，例如在甘油酯中，或從鏈中間的雙鍵合成。

歐米伽-3 脂肪酸（也稱為n-3 脂肪酸或ω-3 脂肪酸）) 是一類多不飽和脂肪酸，在其碳鏈末端第三個碳原子上有一個雙鍵 (C=C)。 脂肪酸有兩個末端，羧酸末端是鏈的起點，因此稱為“α”，甲基末端是鏈的“尾部”，因此稱為“ω”。脂肪酸的命名法來自第一個雙鍵的位置，從甲基端，即ω-或n-端開始計數。與人體生理相關的三種歐米伽-3 脂肪酸是α-亞麻酸（ALA，植物油中含量豐富）、二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）（這兩種都常見於魚油中）。

透明質酸

透明質酸

透明質酸是一種存在於結締組織、上皮組織和神經組織中的陰離子、非硫酸化的糖胺聚糖。它具有獨特性並且可以非常大，其高分子量通常接近數百萬。 在細胞外基質中，透明質酸在細胞增殖和遷移中發揮著至關重要的作用，並且可能也參與了一些惡性腫瘤的進展。。作為滑液成分的透明質酸通常被注射到關節中作為治療骨關節炎的方法。它尚未被證明能產生益處，並且存在潛在的副作用。 2007 年，歐洲藥品管理局批准將 Hylan GF-20 用於治療踝關節和肩關節骨關節炎疼痛。

一些製造商已經開始生產口服版本，但口服透明質酸治療關節炎的療效尚不明確。

鯊魚軟骨

鯊魚軟骨是一種膳食補充劑，來源於鯊魚乾燥研磨後的軟骨。它是構成鯊魚骨骼的堅韌物質。目前沒有科學證據表明鯊魚軟骨對治療或預防癌症或其他疾病有效。 但是，它也被宣傳為治療類風溼性關節炎和骨關節炎的療法。目前還沒有研究進行以確定鯊魚軟骨是否有任何副作用。

水凝膠人工軟骨

聚乙烯醇的結構

作為人工軟骨的候選材料，PVA（聚乙烯醇）水凝膠與UHMWPE（超高分子量聚乙烯）相比，表現出優異的潤滑性和流體膜形成增強能力。此外，聚乙烯醇（PVA）水凝膠具有優異的生物相容性和機械效能。聚乙烯醇（PVOH、PVA或PVAl）是一種水溶性合成聚合物。其理想化學式為[CH₂CH(OH)]_n。PVA的製備方法是首先聚合乙酸乙烯酯，然後將所得的聚乙酸乙烯酯轉化為PVA。 它具有高拉伸強度和柔韌性，包括高氧氣和香氣阻隔效能。但是這些效能可以透過溼度來控制。水會降低其拉伸強度，但會增加其伸長率和撕裂強度。PVA的熔點為230°C，完全水解和部分水解等級的熔點分別為180-190°C（356-374華氏度）。它在200°C以上迅速分解，因為它在高溫下會發生熱解。泊松比在0.42到0.48之間。

步態分析

步態分析

步態分析是一種用於評估我們行走或跑步方式的方法，以突出顯示生物力學異常，例如過度旋前、過度旋後、Q角增大、髖部抬高（或抽動）、踝關節蹠屈、骨盆傾斜。步態分析通常由足病醫生或物理治療師等專業人員進行。但它變得越來越受歡迎，並且在許多專業的跑步和運動商店中很容易獲得。

進一步閱讀

• Bronzino, Joseph D. (2006年4月). 生物醫學工程手冊，第三版. [CRC出版社]. ISBN 978-0-8493-2124-5.
• Villafane, Carlos, CBET. (2009年6月). 生物醫學：從學生的角度，第一版. [Techniciansfriend.com]. ISBN 978-1-61539-663-4.{{cite book}}: CS1維護：作者列表有多個名字 (連結)
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