《生物力學(xué)》配套教學(xué)課件

——（博士、碩士、本科生）綜合基礎(chǔ)課生物力學(xué)教課書(shū)課時(shí)考核形式成績(jī)基本要求參考資料課程基本說(shuō)明人民衛(wèi)生出版社楊華元36546072平時(shí)30%期末70%筆記作業(yè)測(cè)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)）出勤考試（閉、開(kāi)）論文（綜述）附頁(yè)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束孟和，《骨傷生物力學(xué)》

人民衛(wèi)生出版社馮元楨，《生物力學(xué)》

科學(xué)出版社王鴻儒，《循環(huán)力學(xué)》

北京醫(yī)科大學(xué)出版社陳文杰，《血液流變學(xué)》

天津科技出版社岡小天，《生物流變學(xué)》

人民衛(wèi)生出版社參考資料之一：機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束馮元楨，《生物力學(xué)－活組織的力學(xué)特性》

湖南科技出版社馮元楨，《生物力學(xué)-運(yùn)動(dòng)、流動(dòng)、應(yīng)力和生長(zhǎng)》

四川教育出版社馮元楨，《生物力學(xué):血液循環(huán)》

湖南科學(xué)技術(shù)出版社陳君楷，《心血管血流動(dòng)力學(xué)》

四川教育出版社陶祖萊，《生物力學(xué)導(dǎo)論》

天津翻譯科技出版社參考資料之二：機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束復(fù)習(xí)題一、二、三平時(shí)作業(yè)題考試模擬題小論文

參考資料之三：機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束論文（綜述）：腰椎后部韌帶結(jié)構(gòu)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究與臨床意義運(yùn)動(dòng)、鈣和雌激素對(duì)去勢(shì)雌性大鼠股骨生物力學(xué)影響的比較人體踝關(guān)節(jié)跖屈時(shí)光彈性應(yīng)力實(shí)驗(yàn)分析靜脈瓣膜的生物力學(xué)特性初探仙珍骨寶對(duì)類固醇性大鼠骨質(zhì)疏松的生物力學(xué)影響深低溫冷凍異體骨生物力學(xué)特性與儲(chǔ)存時(shí)間的關(guān)系生物軟組織的冪律形式松弛和蠕變函數(shù)可降解骨螺釘強(qiáng)度衰減體外測(cè)試模式的建立半月板的生物力學(xué)及其損傷修復(fù)的研究進(jìn)展一種適宜于口腔、骨等結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的有限元輔助建模及結(jié)果分析軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束《JournalofBiomechanics》《JournalofBiomechanicalEngineering》《中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào)》《生物醫(yī)學(xué)工程雜志》《醫(yī)用生物力學(xué)》《航空醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程》

……學(xué)術(shù)期刊：機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束應(yīng)具備的知識(shí)結(jié)構(gòu)：

扎實(shí)的力學(xué)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 理論力學(xué)，材料力學(xué)，連續(xù)介質(zhì)力學(xué)，流體力學(xué)等 高等數(shù)學(xué)，數(shù)值分析，線性代數(shù)等基本的解剖、生理、病理、生物和臨床醫(yī)學(xué)知識(shí)

機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

一、生物力學(xué)發(fā)展概況達(dá)到三個(gè)目的

二、基本概念和理論

三、發(fā)展趨勢(shì)和熱點(diǎn)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束生物力學(xué)概貌第一章概論第一節(jié)定義、分類、內(nèi)容及重要性第二節(jié)發(fā)展歷史淵源第三節(jié)研究的方法第四節(jié)主要前言領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)和熱點(diǎn)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束第一節(jié)定義、分類、內(nèi)容及重要性力學(xué)---研究力及物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)與其應(yīng)用的科學(xué).生物學(xué)---研究生命結(jié)構(gòu)、功能、發(fā)生、發(fā)展規(guī)律的科學(xué).生物力學(xué)---力學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多種學(xué)科相互結(jié)合、相互滲透而形成的一門(mén)新興交叉學(xué)科。是力學(xué)原理在生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)中的應(yīng)用，即是解釋生命及其活動(dòng)的力學(xué)。一、定義機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束與其它學(xué)科的關(guān)聯(lián)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束介紹：生物力學(xué)：既是生物醫(yī)學(xué)工程的一個(gè)領(lǐng)域，又是力學(xué)的一個(gè)領(lǐng)域生物醫(yī)學(xué)工程：生物工程的一個(gè)分支生物工程：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)繼機(jī)械（土木）工程、電子工程、化學(xué)工程后的又一支柱學(xué)科機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束馮元楨：“生物科學(xué)的原理和方法與力學(xué)的原理和方法相結(jié)合，認(rèn)識(shí)生命過(guò)程的規(guī)律(定量)，并用以維持、改善人的健康?！睓C(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束馮元楨（Yuan-Cheng

B.Feng)

1941年畢業(yè)于中央大學(xué)航空工程系，1943年獲該校碩士學(xué)位。1948年獲美國(guó)加州理工學(xué)院博士學(xué)位。1959年任美國(guó)加州理工學(xué)院教授。1966年至今任美國(guó)圣迭戈加州大學(xué)教授。美國(guó)國(guó)家工程院院士(1979)，美國(guó)國(guó)家醫(yī)學(xué)研究院院士(1991)，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士(1992)，臺(tái)灣“中央研究院”院士(1966)。曾獲國(guó)際微循環(huán)學(xué)會(huì)最高獎(jiǎng)Landis獎(jiǎng)、國(guó)際生物流變學(xué)會(huì)最高獎(jiǎng)Poiseuille獎(jiǎng)、美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)“百年大獎(jiǎng)”(1981)、美國(guó)國(guó)家工程院“創(chuàng)始人獎(jiǎng)”（1998）等。1966年以前,主要從事航空工程和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方面的研究并取得卓著成果，其第一部專著《空氣彈性力學(xué)》已成為氣動(dòng)－彈性力學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典著作。1966年以后致力于生物力學(xué)的開(kāi)拓，是舉世公認(rèn)的生物力學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者和奠基人。機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束涵蓋范圍動(dòng)物：鳥(niǎo)飛魚(yú)游，鞭毛蟲(chóng)、纖毛運(yùn)動(dòng)，哺乳動(dòng)物整體到各個(gè)器官的運(yùn)動(dòng)，血液、體液、氣體、水分的流動(dòng)，骨骼受力等。植物：物質(zhì)輸運(yùn)、機(jī)械刺激等運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)工程生物力學(xué)醫(yī)學(xué)生物力學(xué)軟組織生物力學(xué)骨骼生物力學(xué)血液生物力學(xué)其中與生理學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)相關(guān)的力學(xué)是其重點(diǎn)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1.1、生物醫(yī)學(xué)工程的定義1.2、生物醫(yī)學(xué)工程研究?jī)?nèi)容和基本任務(wù)1.3、生物醫(yī)學(xué)工程的特點(diǎn)1.4、生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展*介紹生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1.1生物醫(yī)學(xué)工程的定義機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束？WhatisBiomedicalEngineering(BME)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束邊緣交叉科學(xué)

(Interdisciplinary)綜合：生物學(xué)醫(yī)學(xué)工程學(xué)理論和方法近幾十年內(nèi)建立與發(fā)展機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束什么是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)

還沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的定義隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而改變隨生物醫(yī)學(xué)工程研究領(lǐng)域而拓展若干個(gè)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的奠基人和著名權(quán)威曾有過(guò)幾個(gè)定義機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程三個(gè)有代表性的定義表述機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束工程應(yīng)用學(xué)說(shuō)三合一學(xué)說(shuō)

生物醫(yī)學(xué)工程結(jié)合學(xué)說(shuō)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束“三合一學(xué)說(shuō)”生物學(xué)＋醫(yī)學(xué)＋工程學(xué)＝生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)“結(jié)合學(xué)說(shuō)”

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和其它非生物學(xué)科的結(jié)合“工程應(yīng)用學(xué)說(shuō)”生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是工程學(xué)在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)中的應(yīng)用機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束SomeExamples現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的主要任務(wù)：診斷－－治療－－康復(fù)－－預(yù)防機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束(1)、疾病預(yù)防中的生物醫(yī)學(xué)工程病毒與細(xì)菌的隔離病毒與細(xì)菌的殺滅有毒、有害物質(zhì)的清除機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束含納米二氧化鈦、納米銀的抗菌涂料機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束(2)、醫(yī)學(xué)診斷中的生物醫(yī)學(xué)工程醫(yī)學(xué)圖像超聲圖像、CT、X-光片………生物信號(hào)心電、腦電……….醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)核磁共振、內(nèi)窺檢驗(yàn)………..機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束X－CT放射性核素成像彩色多普勒超聲圖像心電監(jiān)視儀彩色B型超聲儀機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束(3)、醫(yī)學(xué)治療中的生物醫(yī)學(xué)工程激光手術(shù)、γ-刀超聲碎石癌癥的放射治療與化學(xué)治療靶向藥物與生物導(dǎo)彈器官修復(fù)中的組織工程人工胰－－血糖測(cè)定與胰島素注射機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束人工生物瓣全人工心臟膜式人工肺組織工程骨修復(fù)胰島素藥泵介入治療導(dǎo)管機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束(4)、醫(yī)學(xué)康復(fù)中的生物醫(yī)學(xué)工程畸形矯正人工義肢可視義眼人工耳膜機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

總體概念都是說(shuō)的生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)相互融合、依存的關(guān)系。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是綜合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來(lái)的邊緣學(xué)科機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束一般定義“應(yīng)用物理學(xué)和工程學(xué)的技術(shù)來(lái)解決生命系統(tǒng)中的問(wèn)題，突出強(qiáng)調(diào)人類疾病的診斷、治療和預(yù)防”

-----------生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束生物醫(yī)學(xué)工程工程學(xué)生物學(xué)醫(yī)學(xué)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

更詳細(xì)說(shuō)明：

綜合運(yùn)用現(xiàn)代自然科學(xué)和工程技術(shù)的原理、方法，從工程學(xué)的角度，在多種層次上研究生物體，特別是人體的結(jié)構(gòu)、功能和其它生命現(xiàn)象，揭示和論證生命運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，深化對(duì)生命系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，提供防病、治病、衛(wèi)生保健、康復(fù)、安全防護(hù)的新理論和新方法，設(shè)計(jì)和研制用于防病、治病等的新材料、人工器官、裝置與系統(tǒng)的新興交叉學(xué)科機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束生物醫(yī)學(xué)工程的目標(biāo)幾乎所有工程學(xué)和物理學(xué)都可與生物醫(yī)學(xué)相互結(jié)合

探索人類正常生理學(xué)

表征組織與器官的病變機(jī)理

給出研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)的最佳手段

提供治療與預(yù)防的有效方法機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1.2BME的研究?jī)?nèi)容和基本任務(wù)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束基本任務(wù)

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的基本任務(wù)是運(yùn)用工程技術(shù)手段，研究和解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的有關(guān)問(wèn)題機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束研究方法

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)以應(yīng)用基礎(chǔ)性研究為主，研究的對(duì)象是人體(一個(gè)多層次的龐大系統(tǒng))，所涉及的領(lǐng)域十分廣泛，并在不斷的擴(kuò)展之中機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束研究?jī)?nèi)容從微觀層次、組織器官層次和整體層次：

(1)、研究探索人類正常生理學(xué)

(2)、表征組織與器官的病變機(jī)理

(3)、給出研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)的最佳手段

(4)、提供治療與預(yù)防的有效方法機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束目前涉及較多的學(xué)科

醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)、制造學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等……機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束主要研究領(lǐng)域①生物力學(xué)②生物材料學(xué)③人工器官④生物系統(tǒng)建模與仿真⑤生物醫(yī)學(xué)信號(hào)與傳感器⑥生物醫(yī)學(xué)信息處理⑦醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)⑧物理因子在治療中應(yīng)用及生物學(xué)效應(yīng)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

各研究領(lǐng)域既相互獨(dú)立，又相互交叉，相互支撐機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1.3生物醫(yī)學(xué)工程的特點(diǎn)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

新興、綜合、交叉與邊緣科學(xué)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束A、迅速發(fā)展的新興學(xué)科

生物醫(yī)學(xué)工程是在近幾十年才從醫(yī)學(xué)中分離而形成一門(mén)獨(dú)立學(xué)科。當(dāng)代高新科技的飛速發(fā)展，為它提供基礎(chǔ)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束B(niǎo)、大跨度、多學(xué)科的綜合性應(yīng)用學(xué)科

醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)、制造學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的有機(jī)結(jié)合，甚至涉及社會(huì)、倫理、道德、法律等非生命科學(xué)到生命科學(xué)自然科學(xué)到人文科學(xué)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束C、生物醫(yī)學(xué)工程是醫(yī)學(xué)和生物學(xué)發(fā)展的重要?jiǎng)恿σ环矫嫔镝t(yī)學(xué)工程為醫(yī)學(xué)、生物學(xué)提供技術(shù)與裝備另一方面又為醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的發(fā)展開(kāi)辟新路－－帶來(lái)生物學(xué)與醫(yī)學(xué)的變革機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束D、生物醫(yī)學(xué)工程是社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的綜合

醫(yī)學(xué)重于社會(huì)效益，工程重于經(jīng)濟(jì)效益，生物醫(yī)學(xué)工程是醫(yī)學(xué)與工程學(xué)的結(jié)合，則是社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益必然的結(jié)合機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束堅(jiān)持“以人為本”的宗旨反對(duì)“利益至上”的傾向必須在保證功能性的同時(shí)，保證不對(duì)宿主造成任何顯著的危害(無(wú)論是長(zhǎng)期的還是短期的)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1.4生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1.4.1生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展歷史機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

科學(xué)技術(shù)手段應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已有很長(zhǎng)的歷史但是生物醫(yī)學(xué)工程形成一門(mén)獨(dú)立學(xué)科卻是近幾十年的事機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束二十世紀(jì)五十年代隨著材料學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)的飛速發(fā)展，這些科技愈來(lái)愈廣泛地應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中來(lái)同時(shí)，迅速發(fā)展的生物醫(yī)學(xué)也向工程技術(shù)提出了愈來(lái)愈多、愈來(lái)愈高的要求機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束形成獨(dú)立學(xué)科逐漸的，生物醫(yī)學(xué)工程的內(nèi)容變得不再是生物醫(yī)學(xué)的附屬品生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)又是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和生物學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)和重要條件機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1.4.2生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

當(dāng)前，生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)已發(fā)展到一個(gè)相當(dāng)高的水平，在醫(yī)學(xué)的幾乎所有領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)揮、將會(huì)發(fā)揮巨大的作用機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

生物力學(xué)在人體生理系統(tǒng)建模與仿真中的巨大作用

細(xì)胞力學(xué)、運(yùn)動(dòng)力學(xué)、血流動(dòng)力學(xué)、呼吸力學(xué)……機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

生物醫(yī)學(xué)材料在人體組織與器官修復(fù)(替代)中的巨大作用

硬組織修復(fù)與替代、軟組織修復(fù)與替代、血管替代、人造皮膚、各類人工器官……機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

人工器官在人體生理功能恢復(fù)中的巨大作用

人工心臟、人工心臟瓣膜、人工肺、人工腎、人工胰……機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)在生物醫(yī)學(xué)工程中的巨大作用

生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)、處理與識(shí)別是是醫(yī)學(xué)圖象處理的基礎(chǔ)，與生物材料、生物力學(xué)、人工器官、生物醫(yī)學(xué)儀器等關(guān)系密切……機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

生物醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)在臨床診斷中的巨大作用

X光片、CT圖像、B型超聲波圖像、核磁共振……機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

生物醫(yī)學(xué)儀器對(duì)提高醫(yī)學(xué)整體水平的巨大作用

生理功能分析、放射治療、超聲碎石、γ刀、細(xì)胞刀、康復(fù)輔助系統(tǒng)……機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

1.4.3.生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

近20年，生物醫(yī)學(xué)工程制品飛速發(fā)展并形成規(guī)模性產(chǎn)業(yè)，將成為21世紀(jì)國(guó)際經(jīng)濟(jì)的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

社會(huì)需求量大，產(chǎn)品技術(shù)含量和產(chǎn)品附加值高

美國(guó)目前已有1100萬(wàn)人體內(nèi)植入有一個(gè)人工器官，200萬(wàn)人體內(nèi)有2個(gè)或2個(gè)以上人工器官機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

1995年世界生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值約1200億美元，目前超過(guò)3000億美元，年增長(zhǎng)率持續(xù)保持在15－20％機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

美國(guó)、日本、西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家都把生物醫(yī)學(xué)工程列入高技術(shù)發(fā)展的前沿機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

我國(guó)有13億人口，醫(yī)療保健基數(shù)大，生物醫(yī)學(xué)材料和人工器官的需求量大

▲肢體不自由患者約1500萬(wàn)

▲每年骨缺損和骨損傷約300萬(wàn)

▲牙缺損(缺失)患者占總?cè)丝?/3▲大量血液病患者需人工腎

▲大量糖尿病患者需人工胰機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，絕大部分依靠進(jìn)口，目前巨大的社會(huì)需求與薄弱的研究開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)形成尖銳的矛盾機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

1999年，國(guó)家制訂“中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展綱要”機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

“培育生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)，使之保持15％－20％的增長(zhǎng)率，到2005年工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到400－500億元，2010年達(dá)1000億元的發(fā)展目標(biāo)”機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存OpportunityandChallenge!生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域大有可為機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

·生物反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)、傳質(zhì)和傳熱；

·應(yīng)力對(duì)細(xì)胞、微生物生長(zhǎng)和功能的影響；

·生物制品分離過(guò)程中的流體力學(xué)問(wèn)題；

·流動(dòng)應(yīng)力對(duì)生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的影響。機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束二、分類?生物流體力學(xué)（血液，組織液等）?生物固體力學(xué)（骨，口腔等）?生物傳熱與傳質(zhì)力學(xué)?生物動(dòng)力學(xué)（多剛體，體育，步態(tài)等）?生物統(tǒng)計(jì)力學(xué)?生物，，，1、按力學(xué)分支分類機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束?心腦血管力學(xué)心血管血流動(dòng)力學(xué)?骨骼-肌肉-矯形-創(chuàng)傷力學(xué)（器官的組織沖擊損傷的機(jī)理和耐限、軟組織的創(chuàng)傷和愈合、骨折及其愈合）骨及軟組織生物力學(xué)?呼吸系統(tǒng)力學(xué)（上呼吸道流體力學(xué)、氣管樹(shù)內(nèi)氣流的阻力及其分布、末梢支氣管內(nèi)的對(duì)流一擴(kuò)散、氣血交換、高頻低潮氣量呼吸術(shù)）感覺(jué)系統(tǒng)力學(xué)泌尿與生殖系統(tǒng)力學(xué)口腔生物力學(xué)…力學(xué)2、按生理系統(tǒng)分類機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束?整體-局部力學(xué)（體育運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)）?器官-組織力學(xué)?細(xì)胞-亞細(xì)胞-分子力學(xué)（細(xì)胞膜的力學(xué)性質(zhì)、原生質(zhì)流動(dòng)、應(yīng)力對(duì)細(xì)胞形態(tài)、生長(zhǎng)、功能的影響）?…力學(xué)3、按解剖層次分類機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束?（哺乳）動(dòng)物生物力學(xué)?植物生物力學(xué)?生物固體力學(xué)?生物流體力學(xué)?生物工程力學(xué)?生物軟組織力學(xué)?…力學(xué)4、按研究對(duì)象分類機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束?工程生物力學(xué)?醫(yī)學(xué)生物力學(xué)?骨傷生物力學(xué)?體育運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)環(huán)境系統(tǒng)生物力學(xué)職業(yè)生物力學(xué)康復(fù)工程中的生物力學(xué)?…力學(xué)5、按應(yīng)用領(lǐng)域分類機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束分類的考慮：以人的生命運(yùn)動(dòng)為核心的生物力學(xué)背景和目標(biāo)：醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、體育、人一機(jī)工效等。綠色植物生物力學(xué)背景和目標(biāo)：農(nóng)業(yè)及農(nóng)業(yè)工程，生存環(huán)境工程等生物技術(shù)和生物化學(xué)工程中的流體力學(xué)問(wèn)題背景和目標(biāo)：從實(shí)驗(yàn)室(生物技術(shù))到產(chǎn)業(yè)(生物化學(xué)工程)的?；⒎糯?，生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行的優(yōu)化．高效的分離、純化技術(shù)、生物處理過(guò)程的自動(dòng)控制和在線檢測(cè)，空間制藥等等動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)背景和目標(biāo)：仿生工程技術(shù)，生物學(xué)中一些理論問(wèn)題的定量分析等等。……機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束三、講授內(nèi)容（見(jiàn)課本）力學(xué)基礎(chǔ)（第二章）?骨力學(xué)（骨骼第三章）?關(guān)節(jié)脊柱力學(xué)（關(guān)節(jié)、脊柱第四、五章）?軟組織力學(xué)（軟組織第六章）?血液動(dòng)力學(xué)（血液循環(huán)血液流變第七章）康復(fù)力學(xué)（第八章）骨力學(xué)軟力學(xué)流力學(xué)骨軟流力學(xué)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束活組織的力學(xué)性質(zhì)骨和軟骨；軟組織(韌帶、腰、皮膚、血管等等)；肌肉力學(xué)(骨胳肌、心肌、平滑肌)；血液流變學(xué)(全血、血漿、血細(xì)胞、凝血血栓形成等）；血液微流變學(xué)；臨床血液流變學(xué)；體液的粘彈性(關(guān)節(jié)滑液、粘液等等)；人工代用材料。主要研究?jī)?nèi)容（課本外）機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束器官力學(xué)器官、組織的功能、應(yīng)力和生長(zhǎng)骨重建；零應(yīng)力狀態(tài)和殘余應(yīng)力；肺力學(xué)；心臟力學(xué)；人工心瓣；左心輔助泵；顱腦一脊柱力學(xué)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)力學(xué)；人工關(guān)節(jié)；假肢；感覺(jué)器官力學(xué)；耳蝸力學(xué)。機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束循環(huán)動(dòng)力學(xué)大血管流體力學(xué)；微循環(huán)力學(xué)；毛細(xì)血管一組織間質(zhì)的物質(zhì)輸運(yùn)淋巴流動(dòng)組織間質(zhì)液的流動(dòng)；左心室一動(dòng)脈血液相互作用；肺血流，冠脈血流動(dòng)力學(xué)；腎臟內(nèi)部的血循環(huán)；肝血流；腦血流。機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束四、重要性1.力學(xué)是其他科學(xué)的基礎(chǔ)

——沒(méi)有生物力學(xué)就不可能很好地了解、豐富生物學(xué)和醫(yī)學(xué)。機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束例如：對(duì)生物體組織的材料力學(xué)的研究——人造器官（心臟瓣膜置換術(shù)）對(duì)骨骼、軟骨、關(guān)節(jié)、韌帶組織堅(jiān)韌性、順應(yīng)性及肌肉和其他軟組織的粘彈性等力學(xué)性質(zhì)的研究——骨傷致傷因素的作用機(jī)理（骨折復(fù)位）對(duì)生物系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)力學(xué)的研究——中醫(yī)脈象及客觀化、定量化（中醫(yī)切脈）對(duì)生物系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)力學(xué)的研究——體育運(yùn)動(dòng)、健康鍛煉、職業(yè)病的預(yù)防（肌肉損傷下肢靜脈曲張）機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束2.生物力學(xué)是力學(xué)發(fā)展的動(dòng)力——生物力學(xué)受到重視的原因是有生物學(xué)、醫(yī)學(xué)的廣闊天地。醫(yī)學(xué)和生物學(xué)家：~是醫(yī)學(xué)發(fā)展的依據(jù)物理學(xué)家：~是力學(xué)發(fā)展的動(dòng)力機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束3.生物力學(xué)將自然界的啟示應(yīng)用于工程技術(shù)鳥(niǎo)、響尾蛇、蝙蝠、海豚、鴨子、鋸草……----仿生學(xué)

機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束例如：生物力學(xué)與骨傷科疾病的關(guān)系

第一.骨傷科疾病的發(fā)生是力作用的結(jié)果

外力內(nèi)力

直接暴力

間接暴力

肌力

慢性勞損機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

第二.骨傷科疾病的病理變化也是力作用的表現(xiàn)

胸大肌

肱二頭肌

三角肌

第三.骨傷科疾病的治療是力學(xué)原理的應(yīng)用

石膏固定、夾板固定、手術(shù)內(nèi)固定機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

第四.生物力學(xué)的發(fā)展促進(jìn)骨傷科臨床治療的提高機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束第二節(jié)生物力學(xué)的發(fā)展歷史淵源*1615年Harvey預(yù)言：血液循環(huán)1小時(shí)心輸出量：威廉?哈維（1578-1657）證明了血液流動(dòng)的單向性，提出了血液循環(huán)的概念1661年Malpighi（1628-1694）發(fā)現(xiàn)：微循環(huán)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束*1638年Galileo應(yīng)用：用擺來(lái)測(cè)定心率擺長(zhǎng)與周期的關(guān)系伽利略?卡里勒（1564-1642）（物理學(xué)家）

曾是醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生，用單擺度量人的心率機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束*1640年笛卡爾模型：動(dòng)物結(jié)構(gòu)模型論著：《論動(dòng)物的模型》雷內(nèi)?笛卡兒（1596-1650）（數(shù)學(xué)家）

發(fā)現(xiàn)因身體暴露而減輕體重，奠定了新陳代謝研究的基礎(chǔ)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束*1670年

Borelli研究：肌肉的運(yùn)動(dòng)論著：《論動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)》生物力學(xué)史上第一部專著G.A.Borelli（1608-1679）（意大利數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和醫(yī)學(xué)家）

第一個(gè)推導(dǎo)出天體以橢圓路徑運(yùn)動(dòng)的原因，其專著《論動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)》，闡明了肌肉的運(yùn)動(dòng)和身體的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，研究了鳥(niǎo)的飛行，魚(yú)的游動(dòng)，和心臟和腸的運(yùn)動(dòng)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束*1675年

Boyle研究：肺呼吸RobertBoyle（1627-1691）

研究了肺，闡述了水中的氣體與魚(yú)類呼吸的關(guān)系機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束S.Hales（1667-1761）

通過(guò)測(cè)量馬的動(dòng)脈血壓找出了血壓與失血的關(guān)系；用心室舒張壓時(shí)的模型估算心輸出量、心肌力和動(dòng)脈血管的膨脹特性；提出了血液流動(dòng)的外周阻力的概念，解釋了心臟泵出的間歇流如何轉(zhuǎn)化為血管中的平穩(wěn)流；指出熱水和白蘭地酒具有擴(kuò)張血管的功效。

*1730年

Hales提出：外周阻力的概念研究：動(dòng)脈血管的膨脹特性機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束*1775年

Euler引入：脈動(dòng)波萊昂哈得?歐拉（1707-1783）（數(shù)學(xué)家物理學(xué)家）

論述了波在動(dòng)脈中的傳播，提出了脈搏波傳播方程。機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束*1800年

Young建立：聲帶發(fā)音彈性力學(xué)理論創(chuàng)造：光的波動(dòng)性

楊氏（1773-1829倫敦醫(yī)生物理學(xué)家）

楊氏模量就是以他的名字命名的。機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束*1846年

Wertheim測(cè)定：骨的彈性及應(yīng)力-應(yīng)變曲線機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束*1884年

Woiff提出：骨重建和生長(zhǎng)的Wioff假說(shuō)及原理Woiff

認(rèn)為應(yīng)力作用時(shí)，體骨可發(fā)生長(zhǎng)度、形狀、體積的改變，提出Wioff假說(shuō)及Wioff原理機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束JeanPoiseuille（1799-1869）（流體力學(xué)家）

醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生，創(chuàng)造了用水銀壓力計(jì)測(cè)量狗的主動(dòng)脈血壓的方法，發(fā)現(xiàn)了粘性流體的Poiseuille定律。*1890年

Poiseuille發(fā)明：用水銀壓力計(jì)測(cè)量主動(dòng)脈血壓發(fā)現(xiàn)：泊肅葉定律（直圓管層流規(guī)律）機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束VonHelmholtz

（1821-1894生物工程之父生理、病理、解剖、物理學(xué)教授）能量守恒定律；力熱聲光電都有貢獻(xiàn)；眼底晶狀體鏡（眼的聚焦機(jī)理）；視覺(jué)三色理論；聽(tīng)覺(jué)共振儀。*1891年

VonHelmholtz確定：神經(jīng)脈沖的傳播速度指出：動(dòng)物能量的重要來(lái)源機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

Fick(生理學(xué)家）*1895年

Fick得出：擴(kuò)散理論機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束

Korteweglamb(1848-19411849-1934流體力學(xué)家）1898年

Korteweglamb得出：波在血管中的傳播機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束O.Frank(1865-1944）

提出了關(guān)于動(dòng)脈系統(tǒng)功能的“風(fēng)箱”(Windkessel）模型

*1900年

Frank提出：心臟流體動(dòng)力學(xué)理論機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束E.H.Starling

（1866-1926）

通過(guò)毛細(xì)血管壁的水分的輸運(yùn)，提出了著名的Starling定律，物質(zhì)跨膜輸運(yùn)。

*1915年

Starling提出：物質(zhì)透過(guò)膜的傳輸定律說(shuō)明：人體內(nèi)水平衡的問(wèn)題機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束A.Krogh

建立了微循環(huán)的力學(xué)模型，并因此而獲諾貝爾獎(jiǎng)。*1939年

Krogh建立：微循環(huán)力學(xué)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束A.V.Hill

關(guān)于肌肉收縮規(guī)律的研究。通過(guò)蛙縫匠肌攣縮實(shí)驗(yàn)，建立了骨胳肌的功能模型、方程。這一創(chuàng)造性的工作使Hill榮獲諾貝爾獎(jiǎng)。而且，一直到目前為止，Hill模型依然是肌肉力學(xué)的主要基礎(chǔ)。 *1946年

Hill建立：肌肉力學(xué)（希爾模型希爾方程）研究：肌纖維張力、收縮速度、釋放的熱量機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束馮元楨錢(qián)煦B．M．ZweifachS．S．SobinJ．LighthillR．Skalak毛昭憲等*本世紀(jì)60年代：機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束國(guó)內(nèi)：康振黃（四川大學(xué)）陶祖萊（中科院）吳云鵬（重慶大學(xué)）王君?。ㄈA中工學(xué)院）楊桂通（太原理工）柳兆榮（復(fù)旦大學(xué)）席葆樹(shù)（清華大學(xué)）吳望一（北京大學(xué)）等*本世紀(jì)70年代：機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束第三節(jié)研究的方法1、了解研究對(duì)象的幾何特點(diǎn)：一、具體步驟生物形態(tài)器官解剖組織（微）結(jié)構(gòu)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束2、力學(xué)性質(zhì)：生物組織或材料本構(gòu)關(guān)系即力學(xué)性質(zhì)（應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系）困難點(diǎn)：不易分離試驗(yàn)維持活體困難樣品與試件不匹配應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系非線性機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束3、控制方程+本構(gòu)方程根據(jù)：質(zhì)量守恒動(dòng)量守恒能量守恒麥克斯韋方程本構(gòu)方程列出：微分方程積分方程即列方程機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束4、邊界條件：先離體后在體的工作狀況或有意義的附加特定條件或數(shù)學(xué)模型或物理模型機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束5、求解邊值方程：解析或數(shù)值方法或圖表或計(jì)算或模型即解方程機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束6、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：驗(yàn)證邊值問(wèn)題的理論解要求理論與實(shí)驗(yàn)相一致7、修正或應(yīng)用：與生物醫(yī)學(xué)實(shí)際對(duì)照即驗(yàn)根機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束總之：理論實(shí)際相符定性解釋滿意定量說(shuō)明清楚預(yù)言有理有據(jù)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1、應(yīng)用經(jīng)典理論+數(shù)學(xué)模型（公式）求解二、途徑2、應(yīng)用試驗(yàn)方法+物理模型測(cè)定3、應(yīng)用生物實(shí)體（活、死）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析研究機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束第四節(jié)主要前言領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)和熱點(diǎn)趨勢(shì)和特點(diǎn)內(nèi)涵擴(kuò)大：生物醫(yī)學(xué)工程；生物工程有機(jī)融合：生命科學(xué)與工程科學(xué)微觀深入：細(xì)胞-亞細(xì)胞-分子層次宏-微觀相結(jié)合：信息整合機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束主要前沿領(lǐng)域?細(xì)胞-分子力學(xué)與工程?器官-組織力學(xué)與工程?骨骼-肌肉-關(guān)節(jié)力學(xué)與工程?生物力學(xué)新概念、新技術(shù)與新方法?，，，機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束主要前沿領(lǐng)域?生物信號(hào)處理與系統(tǒng)分析（BiologicalSignalProcessingandSystemsAnalysis）?細(xì)胞-組織力學(xué)（CellandTissueBiomechanics）?基因治療與藥物輸運(yùn)（GeneTherapyandDrugDelivery）?分子-細(xì)胞-組織工程（Molecular,Cellular,andTissueEngineering）?圖象化、圖象處理與醫(yī)學(xué)可視化（Imaging,ImageProcessing,andMedicalVisualization）?心血管與肺系統(tǒng)（CardiovascularandPulmonarySystems）?傳感器、醫(yī)學(xué)儀器與生物微系統(tǒng)（Sensors,Instrumentation,andBioMEMS）?遙醫(yī)學(xué)、臨床工程與健康保障系統(tǒng)（Telemedicine,ClinicalEngineering,andHealthCareSystems）?神經(jīng)系統(tǒng)與工程（NeuralSystemsandEngineering）?空間醫(yī)學(xué)（SpaceMedicine）?生物信息學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)（BioinformaticsandSystemsBiology）?醫(yī)學(xué)中的激光與光學(xué)（LasersandOpticsinMedicine）?矯形、康復(fù)與機(jī)器人（Orthopaedics,Rehabilitation,andRobotics）機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束摸底（隨堂）1、靜脈血與動(dòng)脈血的不同2、神經(jīng)脈沖的傳播速度3、肌肉的分類常見(jiàn)肌型4、腿外展肌的組成5、松質(zhì)骨與密質(zhì)骨的不同6、腓骨短肌腱附著點(diǎn)跟腱附著點(diǎn)7、骨小梁與骨小體的定義8、成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞漿液的酸堿性9、肌微絲的構(gòu)造10、Krebs-Ringer溶液的配制11、壓電效應(yīng)12、Maxwell方程機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束第二章生物力學(xué)的力學(xué)基礎(chǔ)一、何謂剛體第一節(jié)力的基本概念1、質(zhì)點(diǎn)：（抽象化的理想模型）具有一定質(zhì)量忽略其大小、形狀的幾何點(diǎn)。2、剛體：（抽象化的理想模型）相互間距離始終保持不變的許多質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)體。忽略外力作用下形狀的改變。二、力的概念力的定義：涉及到的概念：施力物體和受力物體牛頓第三定律——作用力和反作用力力是物體間的相互作用。力的作用離不開(kāi)物體。2.力的作用效應(yīng)：內(nèi)效應(yīng)（變形效應(yīng)）外效應(yīng)（運(yùn)動(dòng)效應(yīng)）（平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、復(fù)合運(yùn)動(dòng)）涉及到的概念：牛頓第一定律——力的定性定義牛頓第二定律——力的定量定義胡克定律——力與變形的關(guān)系3.力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)例如：股骨干骨折施行股骨髁上牽引復(fù)位時(shí)間上的差異、成角和橫向移位畸形、成角畸形三角形、平行四邊形、多邊形法則力的合成與分解法則：

應(yīng)用：二維投影*三維二次投影三維投影1-4作用在骨骼上的力一、物體平衡的力學(xué)條件1.共面匯交力系①力的分解FＹFＸFＯ②力的合成F4F3F2F1F5

yxα2α1α3α4α52.共面平行力系的力矩合力矩等于各分力力矩的代數(shù)和。OxyF4F1F3FnF2x4xnx1x3x2

例：共面平行力系對(duì)軸心O的力矩3.物體平衡的力學(xué)條件①作用在物體上的合外力為零；②作用在物體上的合力矩等于零。運(yùn)動(dòng)平面矢狀面額（冠）狀面水平（橫切）面運(yùn)動(dòng)軸

矢狀軸額狀軸垂直軸肌肉力可分成FmWaG例如：肌肉力的合成與分解以肱二頭肌為例穩(wěn)固分量（沿骨軸線）轉(zhuǎn)動(dòng)分量（垂直骨軸線）在骨折等治療中有積極的意義在肢體運(yùn)動(dòng)中有積極的意義5.力系：二力平衡必要與充分條件是：力系（多力情況）：三力平衡匯交定理：

作用于一個(gè)物體上的一群力的集合稱為力系。當(dāng)剛體受三個(gè)力作用而平衡時(shí)，若其中任何兩力的作用線相交于一點(diǎn)，則其余一力的作用線亦必交于同一點(diǎn)，且三力的作用線在同一平面內(nèi)。這兩個(gè)力大小相等、方向相反、沿同一條直線。力系的分類：

共點(diǎn)力系平面共點(diǎn)力系

非共點(diǎn)力系空間共點(diǎn)力系平行力系一般力系平面平行力系

空間平行力系例如：人在彎腰時(shí)作用在脊柱上的力跳高時(shí)作用在足上的力定滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)力的作用*6.約束和約束反力：自由體：可以在空間作任意運(yùn)動(dòng)的物體。非自由體：

由于受到周圍物體的限制（或阻礙）而不能作任意運(yùn)動(dòng)的物體。約束：事先對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)所加的限制條件。約束反力：（阻力）主動(dòng)力：（動(dòng)力）約束作用于非自由體的力。（簡(jiǎn)稱：約束力）除約束力外，非自由體上所受到的所有促使物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。三、作用于人體內(nèi)外的力人體或人體局部受力分析：

（抓住主要矛盾，分離次要矛盾）②受力分析圖——將分離體所受的主動(dòng)力和約束力以力的矢量形式表示在分離體上所得到的圖形。①分離體——把研究對(duì)象解除約束，從周圍物體中分離出來(lái)，畫(huà)出簡(jiǎn)圖。先畫(huà)主動(dòng)力，明確研究對(duì)象所受周圍的約束，進(jìn)一步明確約束類型，再畫(huà)約束反力；必要時(shí)需用二力平衡共線、三力平衡匯交、力系平衡等條件確定某些約束反力的指向或作用線的方位。我們多次察覺(jué)作用于自己身體的力我們常常忽略作用于體內(nèi)諸力的重要性我們多數(shù)不知微觀結(jié)構(gòu)上力的作用內(nèi)力：（按力的宏觀、微觀分）內(nèi)力外力外力：人體內(nèi)部各個(gè)部分互相作用的力（肌力、韌帶張力、軟骨應(yīng)力、骨應(yīng)力）重力；摩擦力；彈性力；器械的其他阻力；支撐反作用力；流體作用力（按力的性質(zhì)分）1、第一基本力：機(jī)械力①

萬(wàn)有引力：②接觸力：③摩擦力：④肌肉力：肌力定律解剖橫斷面：生理橫截面積肌力系數(shù)肌力生理橫斷面：與肌肉所有纖維垂直的斷面與肌肉縱軸垂直的斷面①性別：②人種：③后天因素：肌力系數(shù)：建議取美國(guó)莫利斯的肌力系數(shù)值：德國(guó)生理學(xué)家艾克：588~980KPa美國(guó)克羅莫：343KPa前蘇聯(lián)童克福：980KPa中國(guó)程國(guó)杰：588~686KPa美國(guó)莫利斯：710~920KPa①與肌纖維解剖條件的關(guān)系：②與肌纖維力學(xué)條件的關(guān)系（略）③與肌纖維生理?xiàng)l件的關(guān)系（略）比較梭形肌、扇形肌、羽狀肌、半羽狀肌的肌力大小及靈活性。2、第二基本力：電力①

電場(chǎng)力：②磁場(chǎng)力：3、第三基本力：核力超短距離力四、作用于人體的力鉅力矩的表達(dá)式：2.力矩的三要素：大小、方向、作用面（軸）大?。悍较颍河沂致菪▌t第二節(jié)剛體生物靜力學(xué)骨骼幾何形狀的準(zhǔn)確解剖學(xué)數(shù)據(jù)肌肉連接的準(zhǔn)確位置和角度靜力平衡定律確定醫(yī)療器械所受的作用力計(jì)算人體肌肉力、骨骼力、關(guān)節(jié)力臨床上的癥狀矯形裝置的功能、原理及應(yīng)用改進(jìn)醫(yī)療方法現(xiàn)行醫(yī)療方法一、平衡條件：1、2、（可分解）（定轉(zhuǎn)軸）例題1：（作業(yè)一）靠在墻上的木板已知地面與墻的摩擦系數(shù)分別為，使木板不下滑的角度。靜力學(xué)問(wèn)題例題2：右圖的牽引裝置是用來(lái)施加一軸向力給折斷的股骨

(femur)。設(shè)病患之體重70kg，若要維持小腿平衡狀態(tài)，懸吊重量T應(yīng)為多少？試計(jì)算在上述條件下施加給大腿的平均張力F是多少？

解：假設(shè)滑輪無(wú)摩擦，則纜線在各處的張力T為相同。根據(jù)力平衡公式：

(一般人之小腿與足部之重量為體重之0.061。設(shè)病患之體重70kg，則

m=0.061×70=4.27kg=>mg=41.85N)

例題3：某人重75kg，手握重5kg的球，而手肘呈90°。二頭肌(bicep)須出力多少以維持前臂平衡？前臂施加多少力于肱骨(humerus)？

解：根據(jù)靜力平衡和靜力矩平衡前臂的重量為體重的0.022，故m=0.022*75=1.65kg,臂重心位于rOP=0.31m處。對(duì)于肘之支點(diǎn)O，其和力矩為零∴手肘的垂直力為FA=472.6N而根據(jù)力平衡式，∴二頭肌施力為FB=556.7N

∴手肘的水平力為FC=144.1N

故前臂的施力為解：根據(jù)靜力平衡和靜力矩平衡前臂的重量為體重的0.022，故m=0.022*75=1.65kg,臂重心位于rOP=0.31m處。對(duì)于肘之支點(diǎn)O，其力矩之和

ΣM=-rOE×(-FA)+rOB×(-5*9.8j)+rOP×(-1.65*9.8j)=0

=>

0.05FAk-18.62k-5.01k=0

∴手肘的垂直力為FA=472.6N

而根據(jù)力平衡式，

ΣF=FCi-FAj+FB(-cos75oi+sin75oj)-49j-16.17j=0

=>FC-0.259FB=0and-537.77+0.966FB=0

∴二頭肌施力為FB=556.7N

∴手肘的水平力為FC=144.1N

故前臂的施力為F=FCi-FAj=144.1i-472.6j

(N)

二、人體的杠桿作用：桿：FmWaG骨骼系統(tǒng)關(guān)節(jié)（單軸雙軸多軸）肌力（動(dòng)力）支點(diǎn)：力：外力（阻力）單軸關(guān)節(jié)：滑車關(guān)節(jié)（指間、膝關(guān)節(jié)）圓柱關(guān)節(jié)（尺橈關(guān)節(jié)）雙軸關(guān)節(jié)：橢圓關(guān)節(jié)（腕、掌指關(guān)節(jié)）鞍狀關(guān)節(jié)（踝關(guān)節(jié)）三軸關(guān)節(jié)：球窩關(guān)節(jié)（肩、髖）平面關(guān)節(jié)（肩鎖關(guān)節(jié)）1、三種杠桿：（1）第一類杠桿：WhFmJ

例如.頭部杠桿定義特點(diǎn)例子WhFmJ31FmWhJ31平衡杠桿

例如.足部杠桿（2）第二類杠桿：定義特點(diǎn)例子省力杠桿

例如.臂部杠桿FmWaG（3）第三類杠桿：定義特點(diǎn)例子速度杠桿(費(fèi)力杠桿）G=10NWa=30NFm15030cm30cm3cmT省力費(fèi)力平衡杠桿省力杠桿速度桿桿*省力杠桿在康復(fù)中的作用可負(fù)較大重量加強(qiáng)肌肉保護(hù)(用小的動(dòng)力克服大的阻力）*費(fèi)力杠桿在康復(fù)治療中的作用訓(xùn)練肌力：通過(guò)調(diào)整阻力臂距離，增加或減少負(fù)荷重量。例：股四頭肌漸進(jìn)抗阻獲得速度：可通過(guò)增加阻力臂，減少動(dòng)力臂進(jìn)行，雖然費(fèi)力，但力點(diǎn)稍移動(dòng)，即可加大阻力點(diǎn)移動(dòng)的速度和范圍。(用大的動(dòng)力克服小的阻力）(用小的動(dòng)力點(diǎn)位移得到大的阻力點(diǎn)位移）2、拉角和阻角的影響：（2）阻角的影響：（阻力與桿的小夾角）（1）拉角的影響:（動(dòng)力與桿的小夾角）①在相等的收縮下：拉角越小引起的旋轉(zhuǎn)越大；

拉角越大引起的旋轉(zhuǎn)越小。②在阻力不變的情況下：拉角越小轉(zhuǎn)動(dòng)分量越小

——要用的力越大

拉角越大穩(wěn)固分量越大

——避免脫臼阻角越大拉力越大拉角和肌肉收縮關(guān)系圖肌肉收縮：每次收縮全長(zhǎng)的八分之一3、作用于髖關(guān)節(jié)的力：（1）股骨與髖骨的基本結(jié)構(gòu)：①髖骨：②股骨：③髖關(guān)節(jié)：髂骨坐骨恥骨——髖臼頭、頸、大轉(zhuǎn)子、髁（內(nèi)、外側(cè)髁）、骨端髖臼、股骨頭髖關(guān)節(jié)的生理構(gòu)造（外部）髖關(guān)節(jié)的生理構(gòu)造（內(nèi)部）髖關(guān)節(jié)的生理構(gòu)造（骨端）關(guān)節(jié)腔隙CE角垂直線水平線AC角前傾角骨小梁骨端線（2）計(jì)算作用于股骨頭上的力R和外展肌力F在單腿站立的狀態(tài)下：②英曼數(shù)據(jù)：①外展肌群：臀大肌、臀中肌、臀小肌梨狀肌、閉孔內(nèi)外肌、股方肌闊筋膜張肌1英尺=0.3048米1英尺=12英寸使腿外展的肌群（肌肉）臀大肌:臀大肌起于髂翼外面，骶尾骨后面，止于股骨臀肌粗隆，一部分到髂脛束臀中肌:臀中肌起于髂翼外面和臀筋膜，止于股骨大轉(zhuǎn)子臀小肌:臀小肌起于髂翼外面，止于股骨大轉(zhuǎn)子前線闊筋膜張肌:闊筋膜張肌起于髂前上棘及其后側(cè)的髂嵴，移行于髂脛束達(dá)脛骨上端股骨FNWLN=WFmWL=1/7W7008cm3cm7cmR髖關(guān)節(jié)（3）臨床聯(lián)系：①鎮(zhèn)痛步態(tài)：（饋病步態(tài)）②外反骨：③骨端分離：④缺血性壞死：當(dāng)外展肌麻痹或弱或損傷時(shí)；當(dāng)髖關(guān)節(jié)有疾患時(shí)；骨端軟骨板向水平面轉(zhuǎn)動(dòng)骨端與骨連接斷開(kāi)供血不足（4）康復(fù)治療：器械以手杖為例若手杖支撐1/6體重FmWLN=5/6W單腳將離開(kāi)骶骨中心正下方6cm作業(yè)2：彎腰角度：頭和上肢的重量：軀干的重量：（1）只彎腰雙手下垂不提重物求：骶骨頂作用于腰骶椎間盤(pán)基部的力R

和骶棘所施加的力F骶棘作用點(diǎn)分軀干：骶棘作用線與軀干夾角：作業(yè)2：彎腰角度：頭和上肢的重量：軀干的重量：（2）只彎腰雙手下垂提重物（0.2W)求：骶骨頂作用于腰骶椎間盤(pán)基部的力R

和骶棘所施加的力F骶棘作用點(diǎn)分軀干：骶棘作用線與軀干夾角：附加問(wèn)：①椎間盤(pán)脫出、突出的臨床表現(xiàn)是什么？②內(nèi)突和外突的臨床表現(xiàn)有什么不同？③為避免脫出、突出手提重物時(shí)應(yīng)如何做？④康復(fù)方案？人體髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)模型研究

介紹天津中醫(yī)藥大學(xué)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)室第一方面：選題的科學(xué)依據(jù)

1、課題所屬研究領(lǐng)域2、課題的理論意義和應(yīng)用價(jià)值3、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)

1、課題所屬研究領(lǐng)域a：人體髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)模型研究屬于運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)（Biomechanics）的研究范疇。

b：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是一門(mén)主要研究運(yùn)動(dòng)中人體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。

C：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究最終目的2、課題的理論意義和應(yīng)用價(jià)值a、髖關(guān)節(jié)重要性

b、體育運(yùn)動(dòng)學(xué)方面為評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作技術(shù)的合理性，設(shè)計(jì)新的體育訓(xùn)練手段，改善技術(shù)動(dòng)作，提高體育成績(jī)提供理論依據(jù)

C、骨科臨床醫(yī)學(xué)方面近20年來(lái)，不論是作為生物力學(xué)的基礎(chǔ)理論研究，還是作為骨科臨床上的應(yīng)用研究，髖關(guān)節(jié)都是非常受重視的環(huán)節(jié)，因?yàn)椴还苁菍?duì)人工髖關(guān)節(jié)生物材料的研究，還是骨科臨床上的髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的開(kāi)展，都必須充分了解髖關(guān)節(jié)的力學(xué)性能總結(jié)：希望通過(guò)本次研究能夠?yàn)橐院蟮睦碚撗芯?、體育研究和醫(yī)學(xué)研究提供成功的髖關(guān)節(jié)模型。3、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)a、國(guó)外研究概況（Kane、Hazte）多體建模：Kane（美國(guó)）人體仿真：Hazte（南非）近幾年的研究：Miller(4剛體模型),Hazte(11剛體模型)等b、國(guó)內(nèi)研究概況

1980年12月成立了中國(guó)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)協(xié)會(huì)近幾年來(lái)的研究成果：中國(guó)人體尺寸、人體器官密度、，人體環(huán)節(jié)的慣性參數(shù)和回歸方程的測(cè)定等第二方面：課題的具體實(shí)施

1、技術(shù)路線

2、研究措施

3、進(jìn)度計(jì)劃髖關(guān)節(jié)的生理構(gòu)造髖關(guān)節(jié)的建模原理與步驟進(jìn)度計(jì)劃

髖關(guān)節(jié)建模的原理與步驟

從運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩方面通過(guò)多體的研究方法進(jìn)行建模：第一：確定髖關(guān)節(jié)模型的組成部分第二：取得描述髖關(guān)節(jié)模型的各種數(shù)據(jù)第三：確定全局坐標(biāo)系，組裝模型，并使各部件的局部坐標(biāo)簡(jiǎn)化第四：對(duì)模型進(jìn)行校核，消除尺寸誤差，限定關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍第五：添加約束和運(yùn)動(dòng)，將其應(yīng)用于具體問(wèn)題進(jìn)度計(jì)劃（2002.9-2004.6）課題相關(guān)文獻(xiàn)查閱：3個(gè)月髖關(guān)節(jié)生理學(xué)特性學(xué)習(xí)、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的深化、多體知識(shí)的鞏固：3個(gè)月左右髖關(guān)節(jié)的幾何建模：2個(gè)月左右髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模：3個(gè)月左右髖關(guān)節(jié)模型運(yùn)動(dòng)仿真與控制：3個(gè)月左右通過(guò)典型運(yùn)動(dòng)計(jì)算校核模型：3個(gè)月左右第三方面：

課題預(yù)期達(dá)到的成果和水平

希望通過(guò)多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)與控制學(xué)建立起較為精確的髖關(guān)節(jié)力學(xué)仿真模型，能夠通過(guò)該模型分析髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的變化原理和規(guī)律，揭示髖關(guān)節(jié)的力學(xué)運(yùn)動(dòng)特性，準(zhǔn)確模擬髖關(guān)節(jié)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的肌肉骨骼狀態(tài)。并希望能夠?yàn)橐院蟮睦碚撗芯?、體育研究和醫(yī)學(xué)研究提供成功的髖關(guān)節(jié)模型。髕骨受力髕韌帶骨直肌骨中間肌骨內(nèi)側(cè)肌骨外側(cè)肌屈膝300F=W600900屈膝>900F=4WF=6WF=8W4、作用于膝關(guān)節(jié)的力（自學(xué)）三、人體的平衡平衡基本狀態(tài)：人體平衡：人體保持某一姿態(tài)的穩(wěn)定性或動(dòng)態(tài)中的控制能力。靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)1、關(guān)鍵在于重心（1）人體的重心：從解剖學(xué)角度看：左右基本對(duì)稱（正中偏右）。當(dāng)人體自然站立時(shí)，總重心的位置一般在身體正中面上第三骶椎上緣前方7cm偏右處（2）人體重心位置：地球?qū)θ梭w各部分引力合力的作用點(diǎn)。如：(3)人體重心的變化特點(diǎn)：

男子的重心高度約為身高的56%，女子的重心高度約為身高的55%①重心通常會(huì)隨著消化、呼吸、血液循環(huán)等生理過(guò)程的進(jìn)行而變化②重心通常會(huì)隨著姿勢(shì)的變化而變化③重心通常會(huì)隨著年齡、性別、身體結(jié)構(gòu)、后天狀況等特點(diǎn)而變化幾何形狀固定的物體，不管他怎樣運(yùn)動(dòng)，其重心相對(duì)于自身的位置是不變的。

成人與兒童

男子與女子

體操與足球運(yùn)動(dòng)員(4)人體重心測(cè)量方法①

重心板（一維或二維）實(shí)測(cè)靜態(tài)人體的重心位置②攝影和錄像獲得的人體圖像中通過(guò)測(cè)量和計(jì)算獲得第一步：以人體左下角邊緣處O點(diǎn)為原點(diǎn)繪出直角坐標(biāo)系（OXY）。第二步：確定各環(huán)節(jié)點(diǎn)位置。第三步：確定頭和手的重心位置。頭的重心在耳廓上緣中點(diǎn)正面觀時(shí)在兩眉間，手的重心在中指的掌指關(guān)節(jié)處。第四步：連接關(guān)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成人體棍圖。第五步：開(kāi)始測(cè)量各環(huán)節(jié)的相片長(zhǎng)度(以毫米為單位)，填入環(huán)節(jié)長(zhǎng)度一欄內(nèi)。第六步:

把各環(huán)節(jié)重心至近側(cè)端距離占環(huán)節(jié)長(zhǎng)度的比值填入半徑系數(shù)一欄內(nèi)。見(jiàn)表2—1中具體的布拉溫—菲舍爾環(huán)節(jié)相對(duì)重心位置數(shù)據(jù)。第七步：環(huán)節(jié)長(zhǎng)度乘以環(huán)節(jié)相對(duì)重心位置百分比，填入環(huán)節(jié)重心近側(cè)端實(shí)長(zhǎng)一欄內(nèi)。第八步：按環(huán)節(jié)質(zhì)心到近側(cè)端實(shí)際長(zhǎng)度一欄的數(shù)據(jù)，在照片上的環(huán)節(jié)上點(diǎn)出環(huán)節(jié)質(zhì)心位置。頭手的位置不必計(jì)算，可以直接點(diǎn)出。第九步：從照片上測(cè)量各環(huán)節(jié)質(zhì)心的坐標(biāo)。第十步：把人體模型中已知的環(huán)節(jié)相對(duì)重量數(shù)據(jù)添入表內(nèi)（P）。第十一步：計(jì)算出各環(huán)節(jié)對(duì)軸之矩Px,Py。第十二步：求出Px,Py的和，即為人體總重心位置。第十三步：在照片上點(diǎn)出總重心。2、人體平衡的分類①

上支撐平衡（懸垂平衡）②下支撐平衡（倒立平衡）③混合支撐平衡（肋木側(cè)平衡）(2).根據(jù)平衡的穩(wěn)定性（穩(wěn)度）①

穩(wěn)定平衡（吊袋、懸垂、單擺）有限度的穩(wěn)定平衡（通常人上支撐平衡）(1).根據(jù)人體重心與支撐點(diǎn)的位置關(guān)系②

不穩(wěn)定平衡（單臂倒立、走鋼絲）

（通常人下支撐平衡）③隨遇平衡（球的平衡、水平面的均質(zhì)環(huán)）①隨遇平衡②穩(wěn)定平衡③

不穩(wěn)定平衡特征重心線面無(wú)論任何位置都是平衡狀態(tài)重心不升高也不降低重力作用線通過(guò)支持面3、人體平衡的特點(diǎn)：1)動(dòng)態(tài)平衡——瞬時(shí)性2)可調(diào)平衡——補(bǔ)償性3)訓(xùn)練平衡——可練性4)心理平衡——心理性動(dòng)態(tài)平衡貫穿整個(gè)過(guò)程補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)與破壞運(yùn)動(dòng)同時(shí)出現(xiàn)同時(shí)消失存在個(gè)體差異與應(yīng)時(shí)應(yīng)景等多種因素有關(guān)4、影響人體平衡的因素從力學(xué)角度：從生理學(xué)角度：年齡、性別、神經(jīng)控制能力、肌肉力量、身體狀態(tài)（特殊疾患）、藥物使用、運(yùn)動(dòng)疲勞等。支撐面大小重心高低視覺(jué)與心理因素質(zhì)量大小摩擦力大小第三章物質(zhì)的粘彈性被研究的對(duì)象：第一節(jié)引言在外力作用下：機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束實(shí)際的可變形的物體會(huì)變形乃至斷裂外力作用形變屈服斷裂可變形的物體一、變形的大小與作用在物體上的外力有關(guān)(F)與材料的力學(xué)性質(zhì)有關(guān)(EG)與物體的幾何尺寸有關(guān)(S)二、變形的本質(zhì)(微觀）由于在外力作用下，組成物體的各個(gè)微粒間的相對(duì)位置發(fā)生了變化。機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束例如：外形晶格點(diǎn)陣細(xì)胞膜物質(zhì)等三、變形的性質(zhì)彈性：塑性：（范性）除去引起變形的外力后，能恢復(fù)它原有形狀和大小。除去引起變形的外力后，不能恢復(fù)它原有形狀和大小。機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束完全彈性體部分彈性體非彈性體四、變形的種類（一）正（線）變形（二）切（剪切）變形（三）扭轉(zhuǎn)變形（切變形的一種）（四）彎曲變形（線變形的一種）機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束受大小相等、方向相反、作用力與作用面垂直的一對(duì)力的作用而發(fā)生的形變。（一）線變形（正變形）表現(xiàn)為長(zhǎng)度拉伸或縮短。機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束（二）切變形（剪切變形）受大小相等、方向相反、作用力與作用面相切的一對(duì)力的作用而發(fā)生的形變。表現(xiàn)為兩個(gè)面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)。（有線位移）機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束實(shí)驗(yàn)中看出：說(shuō)明：2.各縱線都傾斜了一角度，矩形變成平行四邊形。

1.橫截面仍為平面,各圓周線大小、形狀、間距不變，只是繞軸轉(zhuǎn)過(guò)了不同角度。無(wú)正變形，有切變形。

機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束（三）扭轉(zhuǎn)變形（切變形的一種）表現(xiàn)為兩個(gè)截面繞軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。（有角位移）受大小相等、轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反、作用力與作用面相切的一對(duì)力偶的作用而發(fā)生的形變。機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束扭轉(zhuǎn)形變實(shí)驗(yàn)中看出：說(shuō)明：橫截面仍為平面（平面假設(shè)）。2.縱線為曲線，靠近底部變長(zhǎng)，靠近頂部變短。1.根據(jù)變形連續(xù)性可知，中間必有一層中性層、中性軸。2.靠近底部被拉伸，靠近頂部被壓縮，同一高度處伸長(zhǎng)或縮短相等。

機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束（四）彎曲變形（線變形的一種）1.橫線仍為直線，只轉(zhuǎn)過(guò)一角度，但仍垂直于縱線。受拉力、壓力作用而產(chǎn)生的形變。表現(xiàn)為桿件由直線變?yōu)榍€。機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束彎曲形變一、物體的應(yīng)力和應(yīng)變及其關(guān)系（一）外力、內(nèi)力、應(yīng)力F1F2F3F4F5mmIIIF1F2F3mmIF4F5II內(nèi)力外力第二節(jié)物質(zhì)的彈性機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束內(nèi)力---外力作用物體使物體發(fā)生形變，其內(nèi)部各部分之間因相對(duì)位置發(fā)生變化，而引起的相互作用力稱內(nèi)力。單位截面上的內(nèi)力---應(yīng)力機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束實(shí)驗(yàn)：以截面為圓形的橡膠棒為例1、正應(yīng)力Sxy作用面積:S公式：xyF(1)(2)語(yǔ)言定義：?jiǎn)挝唬?3)(5)點(diǎn)應(yīng)力：2、切應(yīng)力FxyFγ△x(4)分解：正應(yīng)力、切應(yīng)力機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1、正應(yīng)變(線應(yīng)變）△xxy正應(yīng)變：xyF絕對(duì)伸長(zhǎng):△x，△y正應(yīng)變：（二）應(yīng)變公式：(1)(2)語(yǔ)言定義：?jiǎn)挝唬簾o(wú)(3)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束Fl0+△ll0FFFxyFγ△x切應(yīng)變（角應(yīng)變）：2、切應(yīng)變(剪切應(yīng)變、角應(yīng)變））傾斜角度:y公式：(1)(2)語(yǔ)言定義：?jiǎn)挝唬簾o(wú)(3)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束FSd△x

FF′j（三）應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系公式：(2)生物力學(xué)意義：切變模量彈性模量剛度——抵抗負(fù)載變形的能力(1)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束二、應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系曲線（本構(gòu)關(guān)系）（一）曲線機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束兩個(gè)范圍彈性范圍OB塑性范圍BF五個(gè)階段正比階段OA彈性階段OB屈服階段CD強(qiáng)化階段DE破壞階段EF五個(gè)極限正比極限σA彈性極限σB屈服極限σC強(qiáng)度極限σE斷裂極限σF兩條直線OA

CD1、正比段OA直線正比關(guān)系胡克定律正比極限點(diǎn)正比極限強(qiáng)度

機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束計(jì)算模量KOA機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束彈性與塑性分界點(diǎn)割線模量、微分模量2、彈性段OB直線+曲線彈性變形彈性極限點(diǎn)彈性極限強(qiáng)度

3、屈服段CD平線塑性變形蠕變屈服點(diǎn)屈服應(yīng)力

機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束計(jì)算屈服應(yīng)力4、細(xì)頸段DE曲線細(xì)頸最大極限點(diǎn)最大極限

機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束計(jì)算最大極限強(qiáng)度5、斷裂段EF曲線斷裂斷裂點(diǎn)斷裂強(qiáng)度

機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束計(jì)算斷裂強(qiáng)度、極限應(yīng)變力學(xué)指標(biāo)：機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1、主動(dòng)脈彈性組織（二）生物材料本構(gòu)曲線（1）特性：（2）機(jī)理：（3）力學(xué)指標(biāo)求解：①②沒(méi)有直線部分彈性強(qiáng)度是抗張強(qiáng)度的95%長(zhǎng)分子結(jié)構(gòu)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束2、密質(zhì)骨（1）特性：（2）機(jī)理：（3）力學(xué)指標(biāo)求解：①直線部分很短②拉伸與壓縮曲線不重合機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)三、生物力學(xué)派生指標(biāo)（一）泊松比（二）體變模量（三）可擴(kuò)張度（壓縮系數(shù)）（四）順應(yīng)性在壓力的作用下，使容積增大而破裂的一種好特性橫向的相對(duì)縮短與縱向的相對(duì)伸長(zhǎng)成正比壓強(qiáng)增量與容積的相對(duì)改變成正比每改變單位壓強(qiáng)容積改變與原容積的百分比改變單位壓強(qiáng)所對(duì)應(yīng)的體積改變量機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束四、正應(yīng)力、正應(yīng)變?cè)诠钦壑械膽?yīng)用（一）內(nèi)轉(zhuǎn)矩M和曲率1/R1、應(yīng)變以骨骼彎曲為例機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束以骨的某一數(shù)學(xué)切面為例機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束2、應(yīng)力以骨的某一數(shù)學(xué)切面為例從右側(cè)看過(guò)去3、面二次矩給出:(常用）(1)同一構(gòu)件使用方式不同，面二次矩不同可據(jù)截面的形狀計(jì)算(2)不同構(gòu)件使用方式相同，面二次矩不同實(shí)心圓棒空心圓棒機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束M、I一定，E越大……E、I一定，M越大……M、E一定，I越大……4、結(jié)論機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束（二）在骨折中的應(yīng)用1、斷裂標(biāo)準(zhǔn)之一YT抗拉強(qiáng)度以骨骼斷裂為例YC抗壓強(qiáng)度YB抗拉、抗壓強(qiáng)度中較小的那一個(gè)