生物力学 第一章 概论
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生物力学蔡
2019/11/30
华中科技大学同济医学院 蔡荣泰
15
（2） 动力学分析（Kinetics） 主要是分析各部分在动作时各个力之间、力与 加速度、速度之间的关系。
力按作用性质可分为内力与外力，也可分为 动力和制动力。内力主要为肌肉收缩产生，外力 则有重力、惯性力、摩擦力、支反力、介质阻力 等。
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华中科技大学同济医学院 蔡荣泰
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生物学分类、生理学分类、力学分 类。
生物的所有运动都是由力引起的。 环境力：重心力、风力、水力、其他生 物力、人造力等。生物体自身的主动 力——肌力。
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华中科技大学同济医学院 蔡荣泰
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生物学的基础是三大的定律——能量、 质量、动量守恒定律，加上描述物性的本 构方程，利用上述基本概念，可用来解释 生物活动现象。
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华中科技大学同济医学院 蔡荣泰
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1. 3 生物力学研究内容 2. 按研究对象的力学性质来分类： 1.3. 1 生物运动学
目的是分析动物的运动，研究动物的能 量（功和功率）、力和位移、速度、加速 度之间的关系。
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华中科技大学同济医学院 蔡荣泰
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1.3.2 生物流体力学 研究血液、体液等流体的特性及在生物体 体内的运动情况，生物与空气、水之间的 相对运动。
为青壮年主要死因，其中大多数又是因颅脑损伤 引所致。对颅脑的保护.伤后修复与治疗成为重要 研究课题.并发展出颅脑损伤生物力学学科，它是 研究损伤机制、伤势判断、发展过程为治疗措施 提供科学依据。
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华中科技大学同济医学院 蔡荣泰
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2.3.1颅脑的组成和力学性质 头皮（皮层、皮下层、帽状腱膜层、蜂
生物力学概论学习
运动训练生物力学学习笔记学校：:广州体育学院研究生部专业：:运动训练学号：:105852011400049姓名：:张江龙第一章生物力学概论一．生物力学的定义生物力学是研究生物系统机械运动特点及规律的科学。
它既包括从宏观的角度对生物体整体和器官，组织的运动以及机械特征的研究，又包括从宏观和微观的角度对不同层次的生物组织结构内部的运动和变化进行研究。
生物力学是一门力学与生物学科相互结合相互渗透的边缘学科。
1.运动生物力学运动生物力学是研究体育运动中人体机械运动特点及规律的科学2.运动训练生物力学它利用力学原理和各种科学方法，对体育运动中人体的运动行为作定量的描述和分析，并结合运动解刨学和运动生理学的生物原理对运动进行综合评定，从力学和生物学的相关关系中得出人体运动的内在联系和基本规律，从而确定不同运动项目运动行为的不同特点运动生物力学密切关注并研究体育运动对人体的有关器官的结构及机能的反作用，最终以指导运动训练为宗旨3.运动生物力学研究的目的主要是探索不同运动项目的力学原理与规律，为科学训练提供必要的理论依据及方法，以提高竞技体育成绩和增强人类体质。
二．人体机械运动的特点1.人体运动2.人体的机械运动人体的机械运动是在意识的支配下所完成的带有明确目的和一定意义的一系列动作行为。
因此人体的机械运动可以说是人体高级运动形成的一种外在表现。
人体的机械运动是在外部作用力和内部肌肉张力的作用下产生的。
所以要想揭示人体机械运动的规律，不仅要研究力学的因素，而且还必须探讨其生物学方面的因素。
需要强调的是：对于分析一般的机械系统的运动，无须对引起该系统的运动发生变化的原动力来源加以仔细研究，提供符合要求的动力装置并非是力学研究者所要研究的对象。
然而，使人体运动发生变化的原动力-------肌肉张力确是生物力学研究者必须关注的一个问题。
肌肉力学是研究人体机械运动规律的基础。
物体系统作为整体相对于周围参照物体的位移运动机械运动的表现形式.系统本身发生的变化注意：人体在运动过程中既受自身生物学和生物力学因素的制约，又受到外部力学因素和运动规则的制约。
第一章运动生物力学概论 34页
运动生物力学的概念。 运动生物力学的任务。 几个基本概念：动作技术原理、最佳动
作技术。
参考书
1、李良标等，运动生物力学，北京体育大学 出版社。
2、詹姆斯.海著 孙成敏译，运动技术生物力 学分析。
3、苏品等，体育运动与力学，人民体育出版 社出版。
社。
3、结合运动员个人的身体形态、机能和运 动素质等的特点，研究适合个人的最佳 动作技术方案和进行动作技术诊断
最佳动作技术是考虑了人体的身体形态、 机能、心理素质和训练水平来应用一般 技术原理，以达到最理想的运动成绩。
例如：跳远
跳远运动员起跳角为18—23° 鲍威尔：助跑速度11m/s，23.1°，8.95m； 刘易斯：助跑速度11m/s，18.3°，8.91m;
解决的手段
跳高动作的模拟与仿真
修改前的动作 修改后的动作
为设计、改进训练方法提供依据
短跑运动员易造成大腿后群肌肉拉 伤。一般训练方法：拉橡皮筋、跳 深等；
提出的改进方法是环节末端负重训 练。
为大众进行科学健身提供依据
运动对老年人稳定性的影响 运动对老年人大脑震荡的影响
为大众的工作、生活环境进行 生物力学诊断
（2）撑竿跳高竿的演变对提高成绩的影响。
泳衣的改进
仿鲨鱼皮泳装
跑鞋的设计
运动鞋的制作
二、运动生物力学的任务
6、为改进训练方法提供依据
短跑运动员易造成大腿后群肌肉拉 伤。一般训练方法：拉橡皮筋、跳深等； 提出的改进方法是环节末端负重训练。
设计高、难、新的动作技术
2019年的奥运科技攻关课题：蹦床 高、难、新动作的设计与训练等
二、运动生物力学的任务
2、研究各项动作技术，确立动作技术原理， 建立动作技术模式来指导教学和训练
作技术。
参考书
1、李良标等，运动生物力学，北京体育大学 出版社。
2、詹姆斯.海著 孙成敏译，运动技术生物力 学分析。
3、苏品等，体育运动与力学，人民体育出版 社出版。
社。
3、结合运动员个人的身体形态、机能和运 动素质等的特点，研究适合个人的最佳 动作技术方案和进行动作技术诊断
最佳动作技术是考虑了人体的身体形态、 机能、心理素质和训练水平来应用一般 技术原理，以达到最理想的运动成绩。
例如：跳远
跳远运动员起跳角为18—23° 鲍威尔：助跑速度11m/s，23.1°，8.95m； 刘易斯：助跑速度11m/s，18.3°，8.91m;
解决的手段
跳高动作的模拟与仿真
修改前的动作 修改后的动作
为设计、改进训练方法提供依据
短跑运动员易造成大腿后群肌肉拉 伤。一般训练方法：拉橡皮筋、跳 深等；
提出的改进方法是环节末端负重训 练。
为大众进行科学健身提供依据
运动对老年人稳定性的影响 运动对老年人大脑震荡的影响
为大众的工作、生活环境进行 生物力学诊断
（2）撑竿跳高竿的演变对提高成绩的影响。
泳衣的改进
仿鲨鱼皮泳装
跑鞋的设计
运动鞋的制作
二、运动生物力学的任务
6、为改进训练方法提供依据
短跑运动员易造成大腿后群肌肉拉 伤。一般训练方法：拉橡皮筋、跳深等； 提出的改进方法是环节末端负重训练。
设计高、难、新的动作技术
2019年的奥运科技攻关课题：蹦床 高、难、新动作的设计与训练等
二、运动生物力学的任务
2、研究各项动作技术，确立动作技术原理， 建立动作技术模式来指导教学和训练
生物力学导论
Diagnosis, surgery and prosthesis are closely associated with Biomechanics
1.2 Historical background
Reading assignment Contributors to biomechanics G. Galilei, W. Harvey, R. Descartes, G.A.
matter as a whole Physiology – sciences which deal with normal
functions of living things or their organs Continuum mechanics in physiology System Biology, gene, cell, tissue, organ, organism
d a
b
c
f
e
Biomechanics to medicine
System analysis Rheology of biological tissues Mass transfer through membrane Interfacial phenomena Microcirculation
微觀
細胞生物力學
生長模型
生物分子力學
基因工程 (表現,治療)
Summary
Impact of biomechanics on continuum mechanics: vigorous renewal.
Biomechanics has moved from organ level, to tissue level and to cellular level.
1.2 Historical background
Reading assignment Contributors to biomechanics G. Galilei, W. Harvey, R. Descartes, G.A.
matter as a whole Physiology – sciences which deal with normal
functions of living things or their organs Continuum mechanics in physiology System Biology, gene, cell, tissue, organ, organism
d a
b
c
f
e
Biomechanics to medicine
System analysis Rheology of biological tissues Mass transfer through membrane Interfacial phenomena Microcirculation
微觀
細胞生物力學
生長模型
生物分子力學
基因工程 (表現,治療)
Summary
Impact of biomechanics on continuum mechanics: vigorous renewal.
Biomechanics has moved from organ level, to tissue level and to cellular level.
第一章生物力学基础
第一章 生物力学基础
1-1 刚体的定轴转动 1-2 应变 应力 弹性模量 1-3 人体生物材料的力学性质 1-4 作用在骨骼上的力
1
1-1 刚体的定轴转动 一、角量与线量的关系 1.刚体 定轴转动 ①刚体：在任何情况下物体的形状和大小都不变 化，各部分之间的距离保持不变。 ②定轴转动：运动中各质元均作圆周运动，且各 圆心都在同一条固定的直线（转轴）上。
A
B
L
x
A
C
L/2
B L/2 x
12
A L
解：建立坐标(如图)，取微元
B x
dmdx mdx
L
得连续分布刚体的转动惯量
A
C
L/2
B L/2 x
可以看出：
I A
L x2 m dx 1 mL2
0L
3
IC
L
2 L
2
x2
m L
dx
1 12
mL2
同一刚体对不同的转轴转动惯量也不同。
13
例题：求质量为m，半径为R均匀圆盘的转动惯 量，轴与盘平面垂直并通过盘心。
15
m
R
质量均匀的空心球壳
I 2 mR2 3
质量均匀的实心球体
I 2 mR2 5
可知：转动惯量还与物体的质量分布有关。
16
试比较该花样滑冰运动员两种姿势的转动惯量。
17
三、力矩和转动定律
M
1.力矩的矢量定义
ω
F M rF
Or l
P
①大小：
M Fr sin Fl
其中： l r sin 称为力臂
2
A
v
r
Δθ P
O
θ
x
1-1 刚体的定轴转动 1-2 应变 应力 弹性模量 1-3 人体生物材料的力学性质 1-4 作用在骨骼上的力
1
1-1 刚体的定轴转动 一、角量与线量的关系 1.刚体 定轴转动 ①刚体：在任何情况下物体的形状和大小都不变 化，各部分之间的距离保持不变。 ②定轴转动：运动中各质元均作圆周运动，且各 圆心都在同一条固定的直线（转轴）上。
A
B
L
x
A
C
L/2
B L/2 x
12
A L
解：建立坐标(如图)，取微元
B x
dmdx mdx
L
得连续分布刚体的转动惯量
A
C
L/2
B L/2 x
可以看出：
I A
L x2 m dx 1 mL2
0L
3
IC
L
2 L
2
x2
m L
dx
1 12
mL2
同一刚体对不同的转轴转动惯量也不同。
13
例题：求质量为m，半径为R均匀圆盘的转动惯 量，轴与盘平面垂直并通过盘心。
15
m
R
质量均匀的空心球壳
I 2 mR2 3
质量均匀的实心球体
I 2 mR2 5
可知：转动惯量还与物体的质量分布有关。
16
试比较该花样滑冰运动员两种姿势的转动惯量。
17
三、力矩和转动定律
M
1.力矩的矢量定义
ω
F M rF
Or l
P
①大小：
M Fr sin Fl
其中： l r sin 称为力臂
2
A
v
r
Δθ P
O
θ
x
1.4.第一章 总论 第四节 生物力学基本原理
一、生物力学概述
（二）生物力学基础知识 1.力2 与载荷
力是物体之间的相互作用； 载荷是作用在物体上的外加力。 两者都是物质间的作用，但力是互相间的作用， 载荷3有施加者和承受者的区别。
一、生物力学概述
（二）生物力学基础知识 2.应2 力与应变
物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而 变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力， 以抵3抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的 位置回复到变形前的位置。
物体受力变形时，体内各点变形程度一般不同。 某一点变形程度的力学量称为该点的应变，即： 结构内某一点受载时所发生的变形，称应变。 3应变用ε表示，ε= L/L0，L是变形量，L0是初 始长度。 应变的物理意义是外力作用后产生变形的能力。
一、生物力学概述
（二）生物力学基础知识
3.力2 -位移曲线和应力-应变曲线 用变形的位移为横坐标，相应的受力为纵坐标得
运动生物力学研究生物体的运动规律。
3
一、生物力学概述
（二）生物力学基础知识
2 生物力学基础知识：基本概念、基本物理量、计
算方法、计量单位及其物理意义。 基本指标如下：力与载荷、应力与应变、量、应力 3
松弛与蠕变
一、生物力学概述
（二）生物力学基础知识 1.力2 与载荷
一、生物力学概述
（二）生物力学基础知识 4.强2 度与刚度
刚度指受外力作用的抵抗变形的能力。 用K表示，K=F/L, F是所受的力，L是F对应的 变形值。刚度的单位为：N/m2或Pa。力-位移曲线 中线3 性段的斜率即为材料的线性刚度。 刚度是材料产生单位变形所需的外力值。
一、生物力学概述
（二）生物力学基础知识 5.弹2 性模量
相对于地球作变速运动的参考系叫非惯性参考 系。又称动参考系，或动系。
第一章生物力学基础
d dt
上一内容
加速转动 方向一致 减速转动 方向相反
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线量
线位移、速度、加速度
角量
角位移、角速度、角加速度
1、线量与角量关系:
P 's
O
r
S = r
s r d v lim lim r r t 0 t t 0 t dt
Cx =? Cy =? Cz =?
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i , j, k
z
k i j y
x
5
4、加法结合法则
交换律
A B B A
结合律
A ( B C) ( A B) C
零矢量
A 0 A
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33
对转轴的力矩 (1)
Z
Mz
(2)
Z
f1 O r P
F
f2
O r F d P
转动平面
转动平面
Mz r F
M z rF sin
上一内容
下一内容
M z r f2 M z rf 2 sin
ˆA A A
模
A A
r r (t ), W W (F , r )
矢量的表示
几何表示:有向线段 解析表示 e.g.
A ( A1, A2 , A3 )
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3
一、矢 量 加 法
1、两矢量相加
A+ B= C C是 A 和 B的矢量和. A B A+ B
运动生物力学知识点
运动生物力学知识点第一章概述知识点1: 生物力学——生物力学的定义；生物力学的分类。
知识点2: 运动生物力学——运动生物力学是研究体育运动中人体、器械机械运动规律的科学。
其主要内容有：运动生物力学的定义；运动生物力学任务；运动生物力学与生物力学的关系；运动生物力学的发展史知识点3: 运动生物力学主要测试手段——技术动作拍摄；运动图像解析；三维测力等。
第二章人体结构的力学特性知识点1: 骨的材料力学特性——骨的形态与结构；骨的伸展性和弹性；骨的成分特点知识点2: 骨的受力形式——骨的受力形式与力的大小对运动效果直接相关，对骨的形变与损伤也至关重要。
因此骨的压缩负荷、拉伸负荷、弯曲负荷、扭转负荷以及不同运动状态下骨的形变特点是本知识点的主要内容。
知识点3: 骨的结构与形态特点——骨的结构、形态特点与肌肉的配布以及运动中肌肉的发力直接相关，骨在外力作用下其应力、应变的概念、人体长骨的形态、骨中空的成因等本知识点的主要内容。
知识点4: 骨的功能适应性理论——是指骨对所担负工作的适应性。
本知识点中Wolff定律、Raach的见解以及机械应力与骨组织之间的生理平衡是其主要内容。
知识点5: 软骨的力学特性——软骨的渗透性、软骨的形变与速度关系以及椎间盘的蠕动性质。
知识点6: 关节结构的力学特性——身体不同部位的关节因其自身的结构不同而灵活性与稳固性存在差异。
而以灵活性为主的结构主要有：关节面软骨、滑液、滑膜皱襞、粘液囊、关节腔、关节内软骨等。
以稳固性为主的结构主要有：关节囊、韧带、关节腔内的负压等。
知识点7: 关节的运动幅度——是指在关节运动的方向上骨环节运动极限之范围。
因此影响关节运动幅度的因素是：第一，与相连两骨关节面的弧度差有关；第二，与关节周围软组织的特性有关；第三，与年龄、性别、运动项目和训练水平有关。
知识点8: 肌肉结构的力学模型——三元模型，该模型由收缩元、并联弹性元和串联弹性元三部分组成。
模型中收缩元产生的张力成为主动张力，并联弹性元产生的张力称为被动张力。
(完整版)生物固体力学
冯元桢 《生物力学：活体组织的力学特性》
生物学与力学的交叉发展过程：
生物固体力学
1581 Galileo Galilei
单摆测量脉搏
1615 William Harvey
血液循环
1661
1689
Marcello Malpighi Giovanni Borelli
蛙肺动脉血液循环 动物运动学
1819 Jean Poiseuille
部分 II
生物固体力学
§1.2.2 体积力与表面力：
体积力：能穿越空间作用到物体上的力，取决于物体的局部性质。
ma
表面力：必须通过物体接触面传递的力。
思考：请问磁场力和风对建筑荷载：
外力：由系统外的物体对于该系统或它的某一部分所作用的力。
强度问题 强度—不因发生断裂
或塑性变形而失效；
刚度问题 刚度—不因发生过大的
弹性变形而失效；
稳定性问题; 稳定性—不因发生因平
衡形式的突然转变而失效。
生物固体力学
生物固体力学
§1.2 生物力学的力学基础
力的概念：使物体变形和运动的一种机械作用，三要素：大小、 方向和作用点。从微观到宏观，广泛存在于我们的日常生活中。
A
微观
宏观
噬菌体侵染细菌动画
生物固体力学
生物固体力学
§1.2.1 经典力学理论基础回顾
（ 或 （ 成 （ 小部123匀正相）））分速比等牛牛牛直，、顿顿顿I线跟方第第第运物向一二三动体相惯运作状 的 反性动用态 质 的定 定 于。 量 反律 律 反成 作： ： 作反 用如 物 用比果 体 定，不 加 律方受 速 ：向力 度 对沿的 大 于力作 小 一的用 的 个作， 大 作用物 小 用线体与必。保所有持受一静的个止力大 F=ma
生物学与力学的交叉发展过程：
生物固体力学
1581 Galileo Galilei
单摆测量脉搏
1615 William Harvey
血液循环
1661
1689
Marcello Malpighi Giovanni Borelli
蛙肺动脉血液循环 动物运动学
1819 Jean Poiseuille
部分 II
生物固体力学
§1.2.2 体积力与表面力：
体积力：能穿越空间作用到物体上的力，取决于物体的局部性质。
ma
表面力：必须通过物体接触面传递的力。
思考：请问磁场力和风对建筑荷载：
外力：由系统外的物体对于该系统或它的某一部分所作用的力。
强度问题 强度—不因发生断裂
或塑性变形而失效；
刚度问题 刚度—不因发生过大的
弹性变形而失效；
稳定性问题; 稳定性—不因发生因平
衡形式的突然转变而失效。
生物固体力学
生物固体力学
§1.2 生物力学的力学基础
力的概念：使物体变形和运动的一种机械作用，三要素：大小、 方向和作用点。从微观到宏观，广泛存在于我们的日常生活中。
A
微观
宏观
噬菌体侵染细菌动画
生物固体力学
生物固体力学
§1.2.1 经典力学理论基础回顾
（ 或 （ 成 （ 小部123匀正相）））分速比等牛牛牛直，、顿顿顿I线跟方第第第运物向一二三动体相惯运作状 的 反性动用态 质 的定 定 于。 量 反律 律 反成 作： ： 作反 用如 物 用比果 体 定，不 加 律方受 速 ：向力 度 对沿的 大 于力作 小 一的用 的 个作， 大 作用物 小 用线体与必。保所有持受一静的个止力大 F=ma
生物力学概论
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。
牛顿流体，非牛顿流体
问题： ？对于两无穷大 平行平板间的流 动问题，如果是 图（c）和（d） 的非牛顿流体， 将如何求解。
线性粘弹性体
2．4．2 不同层次和不同系统中的生理流动问题
人体重量约有60％是液体，其中36％的体液存在 于细胞之中，45％为血液。另外11. 5％则分布于
组织细胞间质之中。
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。
威廉•哈维（1578-1658） 证明了血液流动的单向性，提出了血液循环的概念
雷内•笛卡儿（1596-1650）
发现因身体暴露而减轻体重，奠定了新陈代谢研究的基础 G. A. Borelli（1608-1679） 意大利数学家、天文学家和医学家，第一个推导出天体以 椭圆路径运动的原因，其专著《论动物的运动》，阐明了肌肉的 运动和身体的动力学问题，研究了鸟的飞行，鱼的游动，和心脏 和肠的运动
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---研究生命结构、功能、发生、发展规律的科学.
生物力学 ---力学、生物学、医学等多种学科相互结合、 相互渗透而形成的一门新兴交叉学科。 是力学原理在生物医学工程学中的应用，即是 解释生命及其活动的力学。
机动 目录 上页 下页 返回 结束
与其它学科的关联
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介绍：
弹性力学领域的经典著作。
1966年以后致力于生物力学的开拓，是举世公认的生物力学的
开创者和奠基人。
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涵盖范围
动物：鸟飞鱼游，鞭毛虫、纤毛运动， 哺乳动物整体到各个器官的运动，血液、 体液、气体、水分的流动，骨骼受力等。
植物：物质输运、机械刺激等 •其中与生理学、生物学和医学相关的力 学是其重点
机动 目录 上页 下页 返回 结束
什么是生物医学工程学
• 还没有一个公认的定义 • 随科学技术的发展而改变 • 随生物医学工程研究领域而拓展 • 若干个生物医学工程学的奠基人和著名权
威曾有过几个定义
机动 目录 上页 下页 返回 结束
• 对生物医学工程 • 三个有代表性的定义表述
机动 目录 上页 下页 返回 结束
人民卫生出版社
•孟和， 《骨伤生物力学》
人民卫生出版社
•冯元桢，《生物力学》
科学出版社
•王鸿儒，《循环力学》
北京医科大学出版社
•陈文杰，《血液流变学》
天津科技出版社
机动 目录 上页 下页 返回 结束
参考资料之二：
•陶祖莱，《生物力学导论》
天津翻译科技出版社
•冯元桢，《生物力学－活组织的力学特性》
湖南科技出版社
• 腰椎后部韧带结构生物力学实验研究与临床意义 • 运动、钙和雌激素对去势雌性大鼠股骨生物力学影
响的比较 • 人体踝关节跖屈时光弹性应力实验分析 • 静脉瓣膜的生物力学特性初探 • 仙珍骨宝对类固醇性大鼠骨质疏松的生物力学影响 • 深低温冷冻异体骨生物力学特性与储存时间的关系 • 生物软组织的幂律形式松弛和蠕变函数 • 可降解骨螺钉强度衰减体外测试模式的建立 • 半月板的生物力学及其损伤修复的研究进展 • 一种适宜于口腔、骨等结构应力分析的有限元辅助
三合一学说 工程应用学说
结合学说
生物医学工程
机动 目录 上页 下页 返回 结束
• “三合一学说”
• 生物学＋医学＋工程学＝生物医学工程学
建模及结果分析软件的开发和应用
机动 目录 上页 下页 返回 结束
学术期刊：
•《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》
• ……
1.1 生物医学工程的定义
机动 目录 上页 下页 返回 结束
• What is Biomedical • Engineering (BME)
机动 目录 上页 下页 返回 结束
• 边缘交叉科学
•
(Interdisciplinary)
• 综 合：
•
生物学
•
医学
•
工程学
•
理论和方法
•
近几十年内建立与发展
生物工程：现代科学技术继机械（土木） 工程、电子工程、化学工程后 的又一支柱学科
生物医学工程：生物工程的一个分支
生物力学：既是生物医学工程的一个领 域，又是力学的一个领域
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冯元桢：
“生物科学的原理和方法与力学的 原理和方法相结合，认识生命过程 的规律(定量)，并用以维持、改善 人的健康。”
运动生物力学
软组织生物 力学
医学生物力学
血液生物力 学
工程生物力学
骨骼生 物力学
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*介绍 生物医学工程学
• 1.1、生物医学工程的定义 • 1.2、生物医学工程研究内容和基本任务 • 1.3、生物医学工程的特点 • 1.4、生物医学工程的发展
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——（博士、硕士、本科生） 综合基础课
生物力学
课程基本说明
教课书 课时
考核形式 成绩
基本要求 参考资料
人民卫生出版社 杨华元 36 54 60 72 考试（闭、开） 论文（综述）
平时30% 期末70% 笔记 作业 测验（实验）出勤
附页
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参考资料之一：
•冈小天，《生物流变学》
美国国家科学院院士(1992)，
台湾“中央研究院”院士(1966)。
曾获国际微循环学会最高奖Landis奖、国际生物流变学会最高
奖Poiseuille奖、美国机械工程师学会“百年大奖”(1981)、
美国国家工程院“创始人奖”（1998）等。
1966年以前,主要从事航空工程和连续介质力学方面的研究并
取得卓著成果，其第一部专著《空气弹性力学》已成为气动－
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应具备的知识结构：
1.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
2.基本的解剖、生理、病理、生 物和临床医学知识
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达到三个目的
一、生物力学发展概况 二、基本概念和理论 三、发展趋势和热点
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第一章 概论 生物力学概貌
第一节 定义、分类、内容及重要性 第二节 发展历史渊源 第三节 研究的方法 第四节 主要前言领域发展趋势和热点
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第一节 定义、分类、内容及重要性 一、定义
力学
---研究力及物体机械运动与其应用的科学. 生物学
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冯元桢（Yuan-Cheng B.Feng)
1941年毕业于中央大学航空工程系，
1943年获该校硕士学位。
1948年获美国加理工学院博士学位。
1959年任美国加州理工学院教授。
1966年至今任美国圣迭戈加州大学教授。
美国国家工程院院士(1979)，
美国国家医学研究院院士(1991)，
•冯元桢，《生物力学-运动、流动、应力和生长》
四川教育出版社
•冯元桢，《生物力学:血液循环》
湖南科学技术出版社
•陈君楷，《心血管血流动力学》
四川教育出版社
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参考资料之三：
•复习题一、二、三 •平时作业题 •考试模拟题 •小论文
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论文（综述）：
生物力学 ---力学、生物学、医学等多种学科相互结合、 相互渗透而形成的一门新兴交叉学科。 是力学原理在生物医学工程学中的应用，即是 解释生命及其活动的力学。
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与其它学科的关联
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介绍：
弹性力学领域的经典著作。
1966年以后致力于生物力学的开拓，是举世公认的生物力学的
开创者和奠基人。
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涵盖范围
动物：鸟飞鱼游，鞭毛虫、纤毛运动， 哺乳动物整体到各个器官的运动，血液、 体液、气体、水分的流动，骨骼受力等。
植物：物质输运、机械刺激等 •其中与生理学、生物学和医学相关的力 学是其重点
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什么是生物医学工程学
• 还没有一个公认的定义 • 随科学技术的发展而改变 • 随生物医学工程研究领域而拓展 • 若干个生物医学工程学的奠基人和著名权
威曾有过几个定义
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• 对生物医学工程 • 三个有代表性的定义表述
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人民卫生出版社
•孟和， 《骨伤生物力学》
人民卫生出版社
•冯元桢，《生物力学》
科学出版社
•王鸿儒，《循环力学》
北京医科大学出版社
•陈文杰，《血液流变学》
天津科技出版社
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参考资料之二：
•陶祖莱，《生物力学导论》
天津翻译科技出版社
•冯元桢，《生物力学－活组织的力学特性》
湖南科技出版社
• 腰椎后部韧带结构生物力学实验研究与临床意义 • 运动、钙和雌激素对去势雌性大鼠股骨生物力学影
响的比较 • 人体踝关节跖屈时光弹性应力实验分析 • 静脉瓣膜的生物力学特性初探 • 仙珍骨宝对类固醇性大鼠骨质疏松的生物力学影响 • 深低温冷冻异体骨生物力学特性与储存时间的关系 • 生物软组织的幂律形式松弛和蠕变函数 • 可降解骨螺钉强度衰减体外测试模式的建立 • 半月板的生物力学及其损伤修复的研究进展 • 一种适宜于口腔、骨等结构应力分析的有限元辅助
三合一学说 工程应用学说
结合学说
生物医学工程
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• “三合一学说”
• 生物学＋医学＋工程学＝生物医学工程学
建模及结果分析软件的开发和应用
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学术期刊：
•《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》
• ……
1.1 生物医学工程的定义
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• What is Biomedical • Engineering (BME)
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• 边缘交叉科学
•
(Interdisciplinary)
• 综 合：
•
生物学
•
医学
•
工程学
•
理论和方法
•
近几十年内建立与发展
生物工程：现代科学技术继机械（土木） 工程、电子工程、化学工程后 的又一支柱学科
生物医学工程：生物工程的一个分支
生物力学：既是生物医学工程的一个领 域，又是力学的一个领域
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冯元桢：
“生物科学的原理和方法与力学的 原理和方法相结合，认识生命过程 的规律(定量)，并用以维持、改善 人的健康。”
运动生物力学
软组织生物 力学
医学生物力学
血液生物力 学
工程生物力学
骨骼生 物力学
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*介绍 生物医学工程学
• 1.1、生物医学工程的定义 • 1.2、生物医学工程研究内容和基本任务 • 1.3、生物医学工程的特点 • 1.4、生物医学工程的发展
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——（博士、硕士、本科生） 综合基础课
生物力学
课程基本说明
教课书 课时
考核形式 成绩
基本要求 参考资料
人民卫生出版社 杨华元 36 54 60 72 考试（闭、开） 论文（综述）
平时30% 期末70% 笔记 作业 测验（实验）出勤
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参考资料之一：
•冈小天，《生物流变学》
美国国家科学院院士(1992)，
台湾“中央研究院”院士(1966)。
曾获国际微循环学会最高奖Landis奖、国际生物流变学会最高
奖Poiseuille奖、美国机械工程师学会“百年大奖”(1981)、
美国国家工程院“创始人奖”（1998）等。
1966年以前,主要从事航空工程和连续介质力学方面的研究并
取得卓著成果，其第一部专著《空气弹性力学》已成为气动－
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应具备的知识结构：
1.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
2.基本的解剖、生理、病理、生 物和临床医学知识
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达到三个目的
一、生物力学发展概况 二、基本概念和理论 三、发展趋势和热点
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第一章 概论 生物力学概貌
第一节 定义、分类、内容及重要性 第二节 发展历史渊源 第三节 研究的方法 第四节 主要前言领域发展趋势和热点
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第一节 定义、分类、内容及重要性 一、定义
力学
---研究力及物体机械运动与其应用的科学. 生物学
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冯元桢（Yuan-Cheng B.Feng)
1941年毕业于中央大学航空工程系，
1943年获该校硕士学位。
1948年获美国加理工学院博士学位。
1959年任美国加州理工学院教授。
1966年至今任美国圣迭戈加州大学教授。
美国国家工程院院士(1979)，
美国国家医学研究院院士(1991)，
•冯元桢，《生物力学-运动、流动、应力和生长》
四川教育出版社
•冯元桢，《生物力学:血液循环》
湖南科学技术出版社
•陈君楷，《心血管血流动力学》
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参考资料之三：
•复习题一、二、三 •平时作业题 •考试模拟题 •小论文
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论文（综述）：