生物医学工程理论与实践/生物力学II

关节表面运动

踝关节

踝关节是足部和腿部连接的区域。^[1]踝关节由三个关节组成：距小腿关节（踝关节）和距跟关节（距下关节）以及下胫腓关节^[2][3]。踝关节中骨骼的末端覆盖着软骨。距小腿关节由腓骨和胫骨远端与距骨滑车之间的关节形成。距跟关节由距骨与跟骨之间的关节形成。

关节接触

距小腿关节接触面积随着踝关节屈曲而变化。

距跟（距下）关节

表。距跟（踝）关节接触面积

研究者	跖屈	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

旋转轴

已经研究了距小腿关节的关节运动，以根据特定的解剖学标志定义旋转轴及其位置。

表。踝关节的旋转轴

研究者	轴	位置
Elftman [1945]	固定轴。	相对于矢状面67.6 ± 7.4o
Isman和Inman [1969]	固定轴。	外踝远端末端前8毫米，下方3毫米；内踝远端末端后1毫米，下方5毫米
Allard等人 [1987]	固定轴。	相对于额状面95.4 ± 6.6o，相对于矢状面77.7 ± 12.3o，相对于横断面17.9 ± 4.5o
Singh等人 [1992]	固定轴。	外踝远端末端前3.0毫米，下方2.5毫米；内踝远端末端后2.2毫米，下方10毫米
Sammarco等人 [1973]	瞬时轴。	距骨体内外
D’Ambrosia等人 [1976]	瞬时轴。	无一致模式
Parlasca等人 [1979]	瞬时轴。	96%在距胫骨关节面下方20毫米处沿长轴的某一点12毫米以内
Van Langelaan [1983]	瞬时轴。	大致垂直于足部的纵向方向，穿过距骨体，方向从前外上到后内下
Barnett和Napier	准瞬时轴	背屈：向下和向外侧 跖屈：向下和向内侧
Hicks [1953]	准瞬时轴	背屈：外踝尖端下方5毫米到内踝尖端前15毫米 跖屈：外踝尖端上方5毫米到内踝尖端前15毫米，下方10毫米

^a 固定轴；瞬时轴；准瞬时轴。

距跟关节的运动轴已被几位作者描述过。

表 距跟（距下）关节的旋转轴

研究者	轴a	位置
Manter [1941]	固定轴。	相对于矢状面16o（8–24o），相对于横断面42o（29–47o） 横断面
Shephard [1951]	固定轴。	跟骨结节到距骨颈
Hicks [1953]	固定轴。	足跟后外侧角到距骨颈的背内侧
Isman和Inman [1969]	固定轴。	相对于矢状面23o± 11o，相对于横断面41o± 9o
Kirby [1947]	固定轴。	从足跟后外侧，向后延伸到第一跖骨间隙，向前
Rastegar等人 [1980]	瞬时轴。	胫骨远端关节面后外侧象限的旋转瞬心轨迹，随施加载荷而变化
Van Langelaan [1983]	瞬时轴。	一束与足部纵向方向成锐角的轴，穿过跗骨管，方向从前内上到后外下
Engsberg [1987]	瞬时轴。	一束方向从前内上到后外下的轴

^a固定轴；瞬时轴。

膝关节

膝关节连接大腿和小腿，由胫股关节（股骨和胫骨之间的关节）和髌股关节（股骨和髌骨之间的关节）组成^[4]。

膝关节

表。股骨后髁球面半径

	正常膝关节	膝外翻	膝内翻
内侧髁	20.3 ± 3.4（16.1–28.0）	21.2 ± 2.1（18.0–24.5）	21.1 ± 2.0（17.84–24.1）
外侧髁	19.0 ± 3.0（14.7–25.0）	20.8 ± 2.1（17.5–30.0）	21.1∗ ± 2.1（18.4–25.5）

来源：Matsuda S.，Miura H. Nagamine R.，Mawatari T.，Tokunaga M.，Nabeyama R.和Iwamoto Y.正常和骨关节炎膝关节股骨髁的解剖学分析。J. Ortho. Res. 22: 104–109, 2004。

胫骨平台

胫骨平台

表 胫骨近端几何形状

参数	符号	所有肢体	男性	女性
胫骨平台宽度（毫米）
内侧平台	T1	32 ± 3.8	34 ± 3.9	30 ± 22
外侧平台	T3	33 ± 2.6	35 ± 1.9	31 ± 1.7
总宽度	T1+T2+T3	76 ± 6.2	81 ± 4.5	73 ± 4.5
胫骨平台深度（毫米）
前后深度，内侧	T4	48 ± 5.0	52 ± 3.4	45 ± 4.1
前后深度，外侧	T5	42 ± 3.7	45 ± 3.1	40 ± 2.3
棘间宽度（毫米）	T2	12 ± 1.7	12 ± 0.9	12 ± 2.2
髁间深度（毫米）	T6	48 ± 5.9	52 ± 5.7	45 ± 3.9

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

表。髌骨关节面角度

关节面角度	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

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

关节接触

膝关节屈曲（度）	-5	5	15	25	35	45	55	65	75	85
接触面积（cm2）	20.2	19.8	19.2	18.2	14.0	13.4	11.8	13.6	11.4	12.1

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

表 股骨相对于胫骨的后方移位

作者	条件	前后位移(mm)
Kurosawa [1985]	体外	14.8
Andriacchi [1986]	体外	13.5
Draganich [1987]	体外	13.5
Nahass [1991]	体内(行走)	12.5
	体内(上楼梯)	13.9

髋关节

髋关节（正面图）

表 近端股骨的几何形状

参数	女性	男性
股骨头直径（mm）	45.0 ± 3.0	52.0 ± 3.3
颈干角（度）	133 ± 6.6	129 ± 7.3
前倾角（度）	8 ± 10	7.0 ± 6.8

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

肩关节

肩关节，前视图

肩关节，后视图

关节接触

表 盂肱关节接触面积

抬高角度（o）	SR处的接触面积（cm2）	SR内侧20o处的接触面积（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 ± 不适用

SR = 开始外旋，使肩关节在肩胛平面达到最大抬高（≈40^o ±8^o）；不适用 = 不适用。来源：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.

旋转轴

表 臂抬高：盂肱关节-肩胛胸廓旋转

研究者	盂肱关节/肩胛胸廓 运动比率
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）

肘关节

表 肘关节几何形状

参数	尺寸（mm）
肱骨小头半径	10.6 ± 1.1
外侧滑车缘半径	10.8 ± 1.0
中央滑车沟半径	8.8 ± 0.4
内侧滑车沟半径	13.2 ± 1.4
屈伸 轴线距肱骨髁上线
外侧	6.8 ± 0.2
内侧	8.7 ± 0.6

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

关节接触

表 肘关节接触面积

腕关节

右侧人手腕的后侧

右侧人手腕的前侧

腕关节韧带。后视图

腕关节韧带。前视图

手部

人体手的骨骼。

腕部和手掌的肌肉和其他结构。

表 中段掌骨头和近端指骨基部的曲率半径

	MCH 指数	长	PPB 指数	长
骨性轮廓(半径)	6.42 ± 1.23	6.44 ± 1.08	13.01 ± 4.09	11.46 ± 2.30
软骨轮廓(半径)	6.91 ± 1.03	6.66 ± 1.18	12.07 ± 3.29	11.02 ± 2.48

来源：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 腕掌关节关节面的曲率

	n	标题文本	标题文本	标题文本	标题文本
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
总计	示例	示例	示例	示例	示例
女性与男性	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
总计	示例	示例	示例	示例	示例
女性与男性	示例	示例	示例	示例	示例

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

关节润滑

摩擦学

摩擦学源于希腊语“tribos”，意为“摩擦”或“擦”，以及后缀“ology”，意为“对……的研究”。因此，摩擦学是对摩擦的研究，或者说是“对摩擦事物的研究”。摩擦学是机械工程和材料科学的一个分支，涵盖了摩擦、润滑和磨损等领域。它由英国物理学家大卫·塔博尔和彼得·乔斯特于1964年提出，开创了摩擦学这一新的学科。^[5] 摩擦学无处不在，具体体现在以下方面：

内容	示例
单个部件	刹车片、离合器片、齿轮、轴承等。
组件或产品	发动机、怀表、攀岩鞋等。
制造工艺	轧制、车削、冲压、磨削、抛光等。
建筑/勘探	矿浆泵、航天飞机、挖掘机、石油钻井平台、海底隧道掘进机等。
自然现象	启动/停止静摩擦：壁虎足、水蚀风蚀、板块构造等。

接触面

每个应用都存在相对运动的接触面，例如滑动、滚动和冲击。表面并非简单且平坦的。所有工程表面都具有一定的粗糙度，而这种粗糙度在摩擦学中起着重要作用。表面粗糙度源于零件的所有先前历史，例如制造、处理和在应用中的先前使用。

摩擦

静摩擦&动态摩擦

两块平板之间流体的层流剪切。流体与运动边界的摩擦导致流体发生剪切。执行此操作所需的力是衡量流体粘度的指标。

摩擦是指固体表面、流体层和相互滑动的材料元素之间相对运动的阻力。

静摩擦发生在两个或多个固体物体之间没有相对运动时（例如桌子放在地面上）。静摩擦系数通常用μ_s表示，通常高于动摩擦系数。

动摩擦（或动态摩擦）是指两个物体之间存在相对运动并相互摩擦时的摩擦（例如雪橇在地面上）。动摩擦系数通常用μ_k表示，对于相同材料，动摩擦系数通常小于静摩擦系数。^[6]

滚动摩擦是指两个物体之间存在相对运动，且其中一个物体在另一个物体上“滚动”时的摩擦（例如汽车车轮在地面上）。这被归类为静摩擦的一种，因为轮胎在任何时刻与地面接触的部分，在轮胎旋转时，相对于地面是静止的。

流体摩擦描述了固体物体在液体或气体介质中运动时的摩擦。飞机上的空气阻力或游泳者身上的水阻力都是流体摩擦的例子。这种内部流动阻力以粘度表示。粘度可以通过各种粘度计和流变仪进行测量。

润滑

润滑是指为了减少摩擦、防止磨损、将碎屑从界面处带走以及通过在表面之间插入称为润滑剂的物质来提供冷却，从而帮助承载（产生的压力）的过程或技术。润滑类型可以根据挤压油膜（油膜）厚度h与表面粗糙度的比率进行分类。但是，全膜润滑可以细分为两种形式：流体动力润滑和弹性流体动力润滑。

1. 流体动力润滑(h>Ra)：也称为流体膜润滑、厚膜润滑或浸润润滑。载荷完全由厚的油膜承担。流体动力润滑依赖于表面之间的相对速度、油的粘度、载荷以及运动或滑动表面之间的间隙。流体动力润滑用于精密仪器、手表、钟表、枪支、缝纫机、科学仪器等轻型机械，以及大型滑动轴承（如支承轴承、柴油机主轴承）。雷诺方程可用于描述流体的原理。当使用气体时，其推导过程更为复杂。
2. 弹性流体动力润滑(h>Ra)：油膜弹性地变形滚动表面以对其进行润滑。
3. 从流体动力润滑和弹性流体动力润滑到边界润滑的过渡(h~Ra)：润滑从理想的无接触流体动力状态转变为不太理想的“边界”状态，其中接触增加通常会导致更高的摩擦和磨损。这种状态有时称为混合润滑。
4. 边界润滑（也称为边界膜润滑）(h<Ra)：物体在其粗糙峰值处发生更紧密的接触。边界润滑发生在轴从静止开始运动时、速度非常低、载荷非常高以及润滑剂粘度过低时。这些因素在从流体动力润滑到边界润滑的过渡中变得重要。边界润滑中最重要的因素是摩擦学系统的化学性质——接触固体和包括润滑剂在内的整个环境。

在流体动力润滑中，一般的雷诺方程为

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

其中

• $p$ 是流体膜压力。
• $x$ 和 $y$ 是轴承宽度和长度坐标。
• $z$ 是流体膜厚度坐标。
• $h$ 是流体膜厚度。
• $\mu$ 是流体粘度。
• $\rho$ 是流体密度。
• $u,v,w$ 分别是在 $x,y,z$ 方向上的边界体速度。
• $a,b$ 分别表示上下边界体的下标。

该方程可以使用一致的单位或无量纲化。雷诺方程假设

• 流体是牛顿流体。
• 流体粘性力占主导地位，超过流体惯性力。这是雷诺数的原理。
• 流体体力可以忽略不计。
• 流体膜中压力的变化非常小（即 ${\frac {\partial p}{\partial z}}=0$）。
• 流体膜厚度远小于宽度和长度，因此曲率效应可以忽略不计。（即 $h<<l$ 和 $h<<w$）。

磨损

磨损是指一个物体在与另一个物体接触并发生相对运动时，材料的腐蚀或侧向位移（或去除）。磨损是关于表面之间的相互作用，更具体地说，是由于对面表面的机械作用导致表面上的材料去除和变形。 两个表面之间相对运动的要求以及粗糙峰之间的初始机械接触是机械磨损与其他具有类似结果的过程之间的重要区别。。在正常的机械和实践过程中，磨损速率通常会经历三个阶段

1. 初级阶段或早期磨合期：表面相互适应，磨损速率可能会有所不同（高或低）。
2. 次级阶段或中年期：老化速率稳定。大多数组件的使用寿命都包含在这个阶段。
3. 第三阶段或老年期：组件因高老化速率而迅速失效。

一些常用的磨损机制（或过程）包括

1. 磨粒磨损，划伤：当硬的粗糙表面划伤较软的表面时，就会发生磨粒磨损。
2. 粘着磨损，擦伤，咬合：粘着磨损可以在摩擦接触的表面之间找到，通常意味着磨损碎片和材料化合物从一个表面到另一个表面的不需要的位移和附着。粘着磨损始于“局部焊接”。材料的“相容性”对于粘着磨损很重要。堆垛层错能、晶体结构、天然氧化物的形成都会对粘着磨损产生影响。
3. 微动/微动腐蚀:
4. 腐蚀磨损，空化，冲击，电弧
5. 滚动接触疲劳，剥落，分层：疲劳是材料表面因载荷而变弱的过程。每次滚轮或球体经过表面时，都会发生反向的亚表面剪切。这些应力的累积导致亚表面裂纹形成，通常发生在微观结构不均匀性处。碎片通常会被碾过，造成额外的损坏。裂纹向表面扩展，颗粒剥落。
6. 摩擦腐蚀

这些磨损机制并非独立作用，磨损机制也不是相互排斥的。

生物摩擦学

生物摩擦学

生物摩擦学在过去 40 年中一直是摩擦学领域最活跃的课题之一。生物摩擦学可以表述为对生物系统中摩擦、磨损和润滑的研究，主要指滑膜关节，例如人体的髋关节和膝关节。

滑膜液

一个典型的关节

滑液是存在于滑膜关节腔内的粘稠的非牛顿流体。由于其类似蛋黄的稠度（“滑膜”部分来源于拉丁语中的卵，即鸡蛋），滑液在运动过程中减少了滑膜关节关节软骨之间的摩擦。在冲击之间，双关节中的滑液会变稠以保护关节，然后变稀至正常的粘度。该液体提供氧气和营养物质，并去除周围软骨内软骨细胞产生的二氧化碳和代谢废物。

滑液的正常体积显然因关节而异。正常的滑液含有 3-4 mg/ml 的透明质酸（玻尿酸）。 透明质酸由滑膜合成并分泌到关节腔中，以增加关节软骨的粘度和弹性，并润滑滑膜和软骨之间的表面。 滑液包含润滑素（也称为 PRG4）作为第二种润滑成分，由滑膜成纤维细胞分泌。 它在所谓的边界层润滑中起着至关重要的作用，可以减少软骨表面的摩擦。此外，它还有助于调节滑膜细胞的生长。 它还包含吞噬细胞，可以清除微生物和关节正常磨损产生的碎屑。并且它与滑液pH值的改变有关。

关节润滑

葡萄糖胺

葡萄糖胺

葡萄糖胺 (C₆H₁₃NO₅) 是软骨、粘膜和滑液的重要组成部分。它可以在实验室中制造，也可以从龙虾、螃蟹、虾和其他海洋生物的外骨骼中提取。它可以以多种形式存在，如葡萄糖胺硫酸盐、葡萄糖胺盐酸盐和 N-乙酰葡萄糖胺。葡萄糖胺的疗效普遍认为良好，并得到多项研究的支持。在美国，食品药品监督管理局尚未批准葡萄糖胺用于人体医疗用途。 由于葡萄糖胺在美国被归类为膳食补充剂，因此其安全性和配方完全由制造商负责。在欧洲大部分地区，葡萄糖胺被批准为药物，并以葡萄糖胺硫酸盐的形式销售。

所有葡萄糖胺盐的主要副作用都是轻微的胃肠道问题，如便秘、腹泻、绞痛、胀气、烧心和恶心。葡萄糖胺硫酸盐与嗜睡和头痛有关。葡萄糖胺对哺乳期或孕妇的影响尚未得到充分研究。由于葡萄糖胺是一种氨基糖，也是糖胺聚糖的重要前体，因此它可能会升高血糖水平。由于葡萄糖胺通常由贝类制成，并且产品来源不需要在标签上标明，因此建议对海鲜过敏的人也要谨慎。

软骨素

软骨素硫酸链中一个单元的化学结构。软骨素-4-硫酸：R₁ = H；R₂ = SO₃H；R₃ = H。软骨素-6-硫酸：R₁ = SO₃H；R₂，R₃ = H。

与葡萄糖胺一样，软骨素是软骨的另一种主要成分。软骨素可以人工合成，但通常是从牛和鲨鱼软骨中提取。软骨素存在于膳食补充剂中，用作治疗骨关节炎的替代药物，并且在欧洲和其他一些国家被批准和监管为该疾病的症状缓释药物（SYSADOA）。 它通常与葡萄糖胺一起销售。软骨素和葡萄糖胺也用于兽医学。

软骨素的主要副作用不常见，但包括脱发和轻微的胃肠道不适。软骨素对哺乳期或孕妇的影响尚未得到充分研究。软骨素可以降低血液的凝固能力，因此不建议与阿司匹林、抗血小板药物或抗凝药物一起服用。由于葡萄糖胺和软骨素都是软骨的组成部分，因此它们有时会组合在一个产品中。软骨素产品有时也会与锰结合，锰可能有助于软骨的生成，但大剂量服用有毒。美国国家科学院将成人锰的耐受上限设定为每天 11 毫克；应建议患者不要超过该水平。

MSM（甲基硫烷基甲烷）

MSM

甲基硫烷基甲烷 (MSM) 是一种有机硫化合物，化学式为 (CH₃)₂SO₂。它也称为 DMSO₂、甲基砜和二甲基砜。 MSM 作为膳食补充剂销售，并且经常与葡萄糖胺和/或软骨素硫酸盐结合使用，以帮助治疗或预防骨关节炎。根据一项综述，“MSM 声称的益处远远超过科学研究的数量。除了治疗关节炎问题之外，很难为其使用建立强有力的论据。” 1978 年，美国食品药品监督管理局批准将 DMSO 用于膀胱灌注，以治疗间质性膀胱炎。由于 DMSO 会被人体代谢为 MSM，因此 MSM 可能是 DMSO 治疗中的活性成分。 2000 年 10 月，美国食品药品监督管理局警告一位 MSM 推广者卡尔·洛伦停止为 MSM 做出治疗性声明。

欧米伽-3 脂肪酸

α-亚麻酸（ALA）的化学结构，一种必需的欧米伽-3 脂肪酸（18:3Δ9c,12c,15c，表示一条含有 18 个碳原子、在编号为 9、12 和 15 的碳原子上具有 3 个双键的链）。虽然化学家从羰基碳（蓝色编号）开始计数，但生物学家从n（ω）碳（红色编号）开始计数。请注意，从n端（右侧图）开始，第一个双键出现在第三个碳-碳键（线段）处，因此称为“n-3”。这是因为n端在人体生理转化过程中几乎从未发生变化，因为它更具能量稳定性，而其他化合物可以从另一个羰基端合成，例如在甘油酯中，或从链中间的双键合成。

欧米伽-3 脂肪酸（也称为n-3 脂肪酸或ω-3 脂肪酸）) 是一类多不饱和脂肪酸，在其碳链末端第三个碳原子上有一个双键 (C=C)。 脂肪酸有两个末端，羧酸末端是链的起点，因此称为“α”，甲基末端是链的“尾部”，因此称为“ω”。脂肪酸的命名法来自第一个双键的位置，从甲基端，即ω-或n-端开始计数。与人体生理相关的三种欧米伽-3 脂肪酸是α-亚麻酸（ALA，植物油中含量丰富）、二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）（这两种都常见于鱼油中）。

透明质酸

透明质酸

透明质酸是一种存在于结缔组织、上皮组织和神经组织中的阴离子、非硫酸化的糖胺聚糖。它具有独特性并且可以非常大，其高分子量通常接近数百万。 在细胞外基质中，透明质酸在细胞增殖和迁移中发挥着至关重要的作用，并且可能也参与了一些恶性肿瘤的进展。。作为滑液成分的透明质酸通常被注射到关节中作为治疗骨关节炎的方法。它尚未被证明能产生益处，并且存在潜在的副作用。 2007 年，欧洲药品管理局批准将 Hylan GF-20 用于治疗踝关节和肩关节骨关节炎疼痛。

一些制造商已经开始生产口服版本，但口服透明质酸治疗关节炎的疗效尚不明确。

鲨鱼软骨

鲨鱼软骨是一种膳食补充剂，来源于鲨鱼干燥研磨后的软骨。它是构成鲨鱼骨骼的坚韧物质。目前没有科学证据表明鲨鱼软骨对治疗或预防癌症或其他疾病有效。 但是，它也被宣传为治疗类风湿性关节炎和骨关节炎的疗法。目前还没有研究进行以确定鲨鱼软骨是否有任何副作用。

水凝胶人工软骨

聚乙烯醇的结构

作为人工软骨的候选材料，PVA（聚乙烯醇）水凝胶与UHMWPE（超高分子量聚乙烯）相比，表现出优异的润滑性和流体膜形成增强能力。此外，聚乙烯醇（PVA）水凝胶具有优异的生物相容性和机械性能。聚乙烯醇（PVOH、PVA或PVAl）是一种水溶性合成聚合物。其理想化学式为[CH₂CH(OH)]_n。PVA的制备方法是首先聚合乙酸乙烯酯，然后将所得的聚乙酸乙烯酯转化为PVA。 它具有高拉伸强度和柔韧性，包括高氧气和香气阻隔性能。但是这些性能可以通过湿度来控制。水会降低其拉伸强度，但会增加其伸长率和撕裂强度。PVA的熔点为230°C，完全水解和部分水解等级的熔点分别为180-190°C（356-374华氏度）。它在200°C以上迅速分解，因为它在高温下会发生热解。泊松比在0.42到0.48之间。

步态分析

步态分析

步态分析是一种用于评估我们行走或跑步方式的方法，以突出显示生物力学异常，例如过度旋前、过度旋后、Q角增大、髋部抬高（或抽动）、踝关节跖屈、骨盆倾斜。步态分析通常由足病医生或物理治疗师等专业人员进行。但它变得越来越受欢迎，并且在许多专业的跑步和运动商店中很容易获得。

进一步阅读

• Bronzino, Joseph D. (2006年4月). 生物医学工程手册，第三版. [CRC出版社]. ISBN 978-0-8493-2124-5.
• Villafane, Carlos, CBET. (2009年6月). 生物医学：从学生的角度，第一版. [Techniciansfriend.com]. ISBN 978-1-61539-663-4.{{cite book}}: CS1维护：作者列表有多个名字 (链接)
• 与生物医学工程相关的信息。