生物力学概论07-9选编.ppt

常见的颈部疾患;颈部的局部解剖;冯元桢，《生物力学－活组织的力学特性》， 湖南科技出版社 ，1986 冯元桢，《生物力学-运动、流动、应力和生长》， 四川教育出版社 ，1993 冯元桢，《生物力学:血液循环》，湖南科学技术出版社， 1986 陈君楷，《心血管血流动力学》， 四川教育出版社, 1990 ;《Journal of Biomechanics》 《Journal of Biomechanical Engineering》 《中国生物医学工程学报》 《生物医学工程杂志》 《医用生物力学》 《航空医学与医学工程》 ……;要求： 扎实的力学和数学基础知识 理论力学，材料力学，连续介质力学，流体力学等 高等数学，数值分析，线性代数等 基本的解剖生理学知识 ;第一章 历史与发展;什么是生物力学？;伽利略?卡里勒（1564-1642） 曾是医学专业学生，用单摆度量人的心率;Robert Boyle（1627-1691） 研究了肺，阐述了水中的气体与鱼类呼吸的关系;S. Hales 测量了马的动脉血压和动脉血管的膨胀特性。 提出了血液流动的外周阻力的概念。 ;E . H . Starling 通过毛细血管壁的水分的输运，提出了著名的Starhng 定律 。 ;本世纪60年代： 冯元桢、钱煦、B．M．Zweifach、S． S． Sobin、 J．Lighthill、R．Skalak和毛昭宪等;;分类I：;分类II：; 一、以人(高等哺乳动物)的生命运动为核心的生物力学 背景和目标：医学、生物医学工程、体育、人一机工效等。 二、绿色植物生物力学 背景和目标：农业及农业工程，生存环境工程等 三、生物技术和生物化学工程中的流体力学问题 背景和目标：从实验室(生物技术)到产业(生物化学工程)的模化、放大，生物反应器的设计和运行的优化．高效的分离、纯化技术、生物处理过程的自动控制和在线检测，空间制药等等 四、动物的运动 背景和目标：仿生工程技术，生物学中一些理论问题的定量分析等等。 ;活组织的力学性质——生物流变学 骨和软骨； 软组织(韧带、腰、皮肤、血管等等)； 肌肉力学(骨胳肌、心肌、平滑肌)； 血液流变学(全血、血浆、血细胞、凝血血栓形成等） 血液微流变学； 临床血液流变学； 体液的粘弹性(关节滑液、粘液等等)； 人工代用材料。;器官力学 器官、组织的功能、应力和生长 骨重建； 零应力状态和残余应力； 肺力学； 心脏力学； 人工心瓣； 左心辅助泵； 颅脑一脊柱力学 运动关节力学； 人工关节； 假肢； 感觉器官力学； 耳蜗力学。;循环动力学 大血管流体力学； 微循环力学； 毛细血管一组织间质的物质输运 淋巴流动 组织间质液的流动； 左心室一动脉血液相互作用； 肺血流， 冠脉血流动力学； 肾脏内部的血循环； 肝血流； 脑血流。;呼吸力学 上呼吸道流体力学； 气管树内气流的阻力及其分布 末梢支气管内的对流一扩散； 气血交换； 高频、低潮气量呼吸术。;运动生物力学 体育运动生物力学 人—机一环境系统生物力学 职业生物力学 人一机工效学 细胞力学 细胞膜的力学性质 原生质流动 应力对细胞形态、生长、功能的影响 创伤力学 器官的组织冲击损伤的机理和耐限 软组织的创伤和愈合 骨折及其愈合; ·生物反应器内的流动、传质和传热； ·应力对细胞、微生物生长和功能的影响； ·生物制品分离过程中的流体力学问题； ·流动应力对生物大分子结构和功能的影响。;第二章 生物力学的力学基础;静力学问题;解：假设滑轮无摩擦，则缆线在各处的张力T为相同。根据力平衡公式：　　　　F1 + F2 + F3 + Ffemur - mgj = 0　　　　F1 = -F1i = -Ti　　　　F2 = (-F2cos30o)i + (F2sin30o)j = T(-0.866i + 0.5j)　　　　F3 = (F3cos40o)i + (F3sin40o)j = T(0.766i + 0.643j)　　　　Ffemur = (Ffemurcos20o)i - (Ffemursin20o)j　　　　　　　　= Ffemur(0.940i - 0.342j) 一般人之小腿与足部之重量为体重之0.061。设病患之体重70 kg，则　　　m = 0.061×70 = 4.27 kg = mg = 41.85 N∴　0 = (-1.1T + 0.94Ffemur)i + (1.143T - 0.342Ffemur - 41.85)j∴　-1.1T + 0.94Ffemur = 0　 =　Ffemur = 1.17T