济南ICB生物力学课件
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济南生物八年级上册鸟的生殖和发育(与“发育”有关的文档共20张)
第八页，共20页。
鸟的生殖发育一般过程：
无论鸟的生殖和发育有何特点，在生殖和发育的
过程中，鸟必须有求偶、交配、产卵的行为。
求偶
交配
产卵
孵卵
育雏
有的鸟不筑巢、不孵卵、不育雏，
如杜鹃。杜鹃将卵产在其他鸟类
（如画眉、鸦雀、寿带鸟和柳莺）
的巢内，让这些鸟类为其孵卵、育
雏。
第九页，共20页。
想一想？
分析下表，你认为鸟的孵化期与什么有关? 你能总结出什么规律？
鸟名 麻雀 家鸽 鸡 鸵鸟 孵化期 14天 17-19 20-22 45天
天天
鸵鸟蛋
鸟卵孵化的时间长短与卵的大小有关。
来自：教改先锋网 第十页，共20页。
鸡蛋
卵壳
第十一页，共20页。
胚盘
系带
内有细胞核
第十二页，共20页。
卵黄 卵白
识结构 辨功能
卵1白： 保护、水分、营养 胚2盘： 胚胎发育部位
早成雏
雏 鸭
羽毛 眼睛
有
已经睁开
后肢 觅食
有力，能行走 可随亲鸟觅食
鸡、鹅、大雁等
来自：教改先锋网 第十七页，共20页。
晚成雏
雏 蓝
山 雀
无 不能睁开
无力，不能行走 由亲鸟喂养
燕子、鸽子、麻雀等
进一步提高成活率
适应陆地复杂环境
交配：体内受精，提高了受精 率，并且脱离对水的依赖。 筑巢：保温、安全，提高成活率
第十四页，共20页。
我来解疑
鸡蛋有哪些结构与陆地生活相适应？
1.卵壳和卵壳膜起保护和防止水分散失的作用 2.气室提供了氧气
3.卵白提供水环境
4.系带对卵黄起固定作用
来自：教改先锋网
鸟的生殖发育一般过程：
无论鸟的生殖和发育有何特点，在生殖和发育的
过程中，鸟必须有求偶、交配、产卵的行为。
求偶
交配
产卵
孵卵
育雏
有的鸟不筑巢、不孵卵、不育雏，
如杜鹃。杜鹃将卵产在其他鸟类
（如画眉、鸦雀、寿带鸟和柳莺）
的巢内，让这些鸟类为其孵卵、育
雏。
第九页，共20页。
想一想？
分析下表，你认为鸟的孵化期与什么有关? 你能总结出什么规律？
鸟名 麻雀 家鸽 鸡 鸵鸟 孵化期 14天 17-19 20-22 45天
天天
鸵鸟蛋
鸟卵孵化的时间长短与卵的大小有关。
来自：教改先锋网 第十页，共20页。
鸡蛋
卵壳
第十一页，共20页。
胚盘
系带
内有细胞核
第十二页，共20页。
卵黄 卵白
识结构 辨功能
卵1白： 保护、水分、营养 胚2盘： 胚胎发育部位
早成雏
雏 鸭
羽毛 眼睛
有
已经睁开
后肢 觅食
有力，能行走 可随亲鸟觅食
鸡、鹅、大雁等
来自：教改先锋网 第十七页，共20页。
晚成雏
雏 蓝
山 雀
无 不能睁开
无力，不能行走 由亲鸟喂养
燕子、鸽子、麻雀等
进一步提高成活率
适应陆地复杂环境
交配：体内受精，提高了受精 率，并且脱离对水的依赖。 筑巢：保温、安全，提高成活率
第十四页，共20页。
我来解疑
鸡蛋有哪些结构与陆地生活相适应？
1.卵壳和卵壳膜起保护和防止水分散失的作用 2.气室提供了氧气
3.卵白提供水环境
4.系带对卵黄起固定作用
来自：教改先锋网
生物力学课程——生物力学绪论(新)PPT幻灯片
4．运动生物力学
运动生物力学这一分支的出现是与体 育运动，宇航事业以及运动仿生技术的发 展密切相关的。运动生物力学是研究生物 体运动原理的一门学问。例如人体的正常 运动是适应于地球引力场的，运用力学的 原理分析运动的过程就可以在体育运动中 采取合理的训练方法，设计新颖而科学的 动作，充分发挥运动员的潜力，不断提高 体育运动的水平。
按传统力学的分类方 法，生物力学分为以下几 方面：
1．生物材料力学 2．生物流体力学 3．生物固体力学 4．运动生物力学 5．生物热力学
1．生物材料力学
生物材料力学是研究组成生物体的材
所具有的力学性质。 生物材料包括: 生物硬组织 （骨、软骨、牙齿、甲壳等）， 生物软组织 （肌肉、皮肤、血管、生物膜） 体液（血液、淋巴液、唾液等）。
总之 , 生物力学的研究方法主要是 : (1) 用解剖学方法确定所研究对象结构的 几何特征。 (2) 用材料力学的宏观与微观的方法,确定 所研究对象的力学特性,给定本构关系。 (3) 根据器官或系统的工作情况 , 建立合理 的力学模型,推导相应的微分方程或微分 一积分方程。
(4) 给出该方程的解析解、或数值解、或近 似解等。
例如：
在数学中，有限元法是一种为求得偏微 分方程边值问题近似解的数值技术。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而 有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂 形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
一. 生物力学的研究对象
• 力学是研究力作用下物体运动、变形和 破损规律的科学。
• 生物学是研究生命的生长与衰亡的科学。
研究工作的复杂性和高难度是可 想而知的。
3．生物固体力学
生物固体力学是从力学的角度来研究 各种组织器官乃至整个系统的形状，结构 及其功能之间的关系。例如对骨，软骨， 关节和骨骼系统的研究，对牙齿，牙床结 构的力学分析等等。它关系到创伤的治疗 和防护，矫形，移植以及人造材料的研制 与应用，尤其是骨骼和关节力学的研究已 成为当前生物力学最活跃的分支。
医学生物力学课件详解
步态分析设备
现代的步态分析设备使用传感器和计算机技术，准 确记录和分析步态数据。
运动损伤及其修复
1
运动损伤类型
运动损伤可以包括肌肉拉伤、韧带撕裂和骨折等。
2
修复方法
不同类型的运动损伤需要采用不同的修复方法，如手术治疗、物理治疗和康复训 练。
3
预防措施
通过合理的训练和保护措施，可以减少运动损伤的发生。
人体的运动与协调
1
运动产生
神经系统和肌肉通过协同工作，使人体产生各种运动。
2
运动控制
大脑负责控制和协调肌肉的运动，以实现预定的动作。
3
动作反馈
感觉系统将外部和内部刺激转化为动作反馈，帮助人体调整姿势和力量。
步态分析
步态参数
通过分析步态参数，如步态周期、步长和步态对称 性，可以评估人体运动功能和恢复过程。
运动生理学基础
运动生理学研究人体在运动中的生理变化，如心血管系统的调节、肌肉的代谢和呼吸功能的改变。
运动训练的原理
1 适应性原理
2 多样性原则
通过根据训练目标和水平逐渐增加运 动负荷，促进身体适应和提高运动能 力。
3 个性化原则
通过交替不同训练方式和运动项目， 增加训练的趣味性和效果。
根据个体的特点和目标，制定适合其的训练计划，提高训练效果。
运动康复的原理
运动康复通过结合生物力学知识和康复原则，帮助受伤者恢复功能，提高生 活质量。
生物力学在医学中的未来发展趋势
虚拟现实技术
虚拟现实技术可以提供逼真的 模拟环境，帮助医生、研究人 员和学生更好地理解和应用生 物力学知识。
智能材料和器械
智能材料和器械的发展将进一 步推动医学生物力学的研究和 应用，为医学领域带来更多创 新。
医学生物力学基础课件
3
运动控制
探索神经系统对肌肉活动的控制、力学调节和肌肉协调。
神经肌肉系统
结构分析
研究神经肌肉系统的结构组 成、神经传导和肌肉收缩特 性。
生物力学分析
了解神经肌肉系统的生物力 学特性、舒适性分析和人机 界面设计。
运动控制
探索神经肌肉系统在人体运 动中的控制机制、力学调节 和协同作用。
生物力学模拟
生物力学连续性方程
应用生物力学连续性方程模拟人 体结构和流体力学特性。
有限元方法
了解有限元方法在生物力学模拟 中的应用，包括人体结构的模型 建立和参数分析。
离散系数法
探索离散系数法在生物力学研究 中的应用，包括模型建立和仿真 结果的分析。
健康与运动
1 运动对健康的重要性
探索生物力学在人体运动中 的重要作用，以及运动对健 康的影响和益处。
医学生物力学基础课件
医学生物力学是研究人体力学特性和应用于医学领域的关键学科。本课程将 介绍医学生物力学的概念、应用和未来发展。
课程介绍
1
概念和发展
了解医学生物力学的定义和学科发展历程，以及其对医学领域的重要性。
2
应用和作用
探索生物力学在人体研究中的应用和对人体结构与功能的重要作用。
3
未来展望
展望医学生物力学研究的未来发展，以及对人体健康和医学领域的重要性。
3
运动控制策略
了解动态和稳态分析在运动控制中的应 用，以及运动技术和性能的改进。
生物材料力学
1 基础内容
2 研究方法
研究生物力学中的基本概念、 力学模型和分析方法。
探索生物力学研究中常用的 实验和计算方法，以及材料 力学的应用。
3 应用领域
济南版生物学八年级上册复习 ppt
第二节 传粉与受精（2课时）
本节课包括传粉和受精两部分内容，其中传粉受 精的过程是本节课的重点及难点。 一、传粉
1、概念 2、方式：自花传粉、异花传粉
注意：（1）能进行自花传粉的必然是两性花，但两性花
不一定都进行自花传粉。（雄蕊雌蕊成熟时间不同）。 （2）单性花只能进行异花传粉。 3、 风媒花：花小、花粉多而轻， 柱头常有分叉。 异花传粉 的媒介 虫媒花：艳丽的花冠、芬芳的花香 、甜美的花蜜。
胚芽:发育成茎和叶
胚
胚轴：发育成根和茎相连的部分
胚根：发育成根 子叶：2片， 贮存营养物质
（2）单子叶植物：玉米、水稻、高粱、小麦、谷子等（粮食作物）
与果皮紧贴在一起 种皮：
玉 米 种 子
胚芽:发育成茎和叶 胚轴：发育成根和茎相连的部分
胚
胚根：发育成根
子叶：1片， 吸收转运营养物质
胚乳： 贮存营养物质
二、教材分析： 本章教材主要阐释了“开花、传粉、受精、 果实和种子”的繁殖过程和“种子、幼苗、根茎 等营养器官”的生长和发育过程和无性繁殖三部 分核心内容，并按知识线索设置了七节内容。本 章教学重点：概述花的结构以及传粉和受精的过 程；概述果实和种子形成过程；说出种子的结构 特点以及单子叶植物和双子叶植物种子的区别； 概述中子萌发的条件和过程；描述芽的发育和根 的生长过程；列举植物的无性生殖；描述植物的 有性生殖。教学难点：传粉、受精和果实种子的 形成过程；根的生长和芽的发育过程；通过探究 实验分析并明确种子萌发的条件。
4、人工授粉 （1）定义 （2）进行人工授粉的原因（举例） （3）分析人工授粉的过程（以学生讨论为主，教师点评） （4）人工授粉的意义（举例）
二、受精 复习雌蕊的的结构及传 粉的过程，并进一步引 出受精的过程 通过图片或多媒体展示 受精的过程（双受精）。
ICB生物力学
ICB矫形鞋垫 临床
第一部分：
足踝生物力学异常原因
足的骨骼和关节结合起来形成很多的拱 形。其中最重要的是内侧纵弓。
它的功能是锁定结构并提供一个传递由 负载产生的垂直力的稳定的途径。
如果这个结构不稳定，那么起连接作用 的结构也会变得不稳定，尤其是当它承 受负载的时候。
这个拱用来减轻和吸收由负重活动所产 生的力。
平均斜轴方向为矢平面42o
（± 4°变化）。
如大于42o = 高足弓
如小于42o = 低足弓
协调三平面的运动 被称为旋前和旋后。
旋前
两种运动贯穿于负 足部外展、背屈
重活动始终。
和外翻
外展 背屈 外翻
中间的
既不是旋 前也不是
旋后
旋后 足部内收，跖
屈和内翻
内收
跖屈 内翻
旋前和旋后都会对足的结构造成影响
正常：站立时，横向和垂直的距离相等
旋前：距骨头部内翻和跖屈，降低了拱面—使足部变
宽变长
旋后：距骨头部外翻和背曲，提高了拱面—使足部变窄变短来自T.DT.DV.D
V.D
.
旋前 没有拱面 足部变长
旋后 增加拱面 足部变短
为什么会旋前？
旋前是正常的，用于帮助减弱并消耗行走的力。
过度旋前则并非正常，这是距下关节负荷过度的结果，导致其旋前值 多于正常减震所需的量。这一情况的发生是因为足部所接触的地面不 能适应足部形状。
胫骨过度内旋伴有过度旋前，这对膝关节及其周围的肌肉和组织增加了压力 和紧张。
内、外侧旋 转轴
屈伸旋转 轴
外侧力
内侧力
内收、外展 旋转轴
受力线
过度旋前及过度胫骨旋转 迫使膝关节内向靠近足部 导致膝及髋关节产生额外屈曲 过度旋前引起的胫骨过度内旋使腿部产生额外的代偿 这些步态代偿会影响肌肉骨骼发育 对骨骼系统产生持续、永久的改变 伴随儿童的成长进入成年
第一部分：
足踝生物力学异常原因
足的骨骼和关节结合起来形成很多的拱 形。其中最重要的是内侧纵弓。
它的功能是锁定结构并提供一个传递由 负载产生的垂直力的稳定的途径。
如果这个结构不稳定，那么起连接作用 的结构也会变得不稳定，尤其是当它承 受负载的时候。
这个拱用来减轻和吸收由负重活动所产 生的力。
平均斜轴方向为矢平面42o
（± 4°变化）。
如大于42o = 高足弓
如小于42o = 低足弓
协调三平面的运动 被称为旋前和旋后。
旋前
两种运动贯穿于负 足部外展、背屈
重活动始终。
和外翻
外展 背屈 外翻
中间的
既不是旋 前也不是
旋后
旋后 足部内收，跖
屈和内翻
内收
跖屈 内翻
旋前和旋后都会对足的结构造成影响
正常：站立时，横向和垂直的距离相等
旋前：距骨头部内翻和跖屈，降低了拱面—使足部变
宽变长
旋后：距骨头部外翻和背曲，提高了拱面—使足部变窄变短来自T.DT.DV.D
V.D
.
旋前 没有拱面 足部变长
旋后 增加拱面 足部变短
为什么会旋前？
旋前是正常的，用于帮助减弱并消耗行走的力。
过度旋前则并非正常，这是距下关节负荷过度的结果，导致其旋前值 多于正常减震所需的量。这一情况的发生是因为足部所接触的地面不 能适应足部形状。
胫骨过度内旋伴有过度旋前，这对膝关节及其周围的肌肉和组织增加了压力 和紧张。
内、外侧旋 转轴
屈伸旋转 轴
外侧力
内侧力
内收、外展 旋转轴
受力线
过度旋前及过度胫骨旋转 迫使膝关节内向靠近足部 导致膝及髋关节产生额外屈曲 过度旋前引起的胫骨过度内旋使腿部产生额外的代偿 这些步态代偿会影响肌肉骨骼发育 对骨骼系统产生持续、永久的改变 伴随儿童的成长进入成年
《医学生物力学课件》
生物物理学研究人体结构和功能之间的相 互作用，揭示了生命现象背后的基本原理。
力学和运动学
力学和运动学原理提供了研究人体运动和 力学特性的工具，加深我们对人体行为的 理解。
体液和生物力学
体液和生物力学的研究帮助我们了解人体内部和外部的力学变化，为疾病的诊断和治疗提供 重要依据。
生物物理学在医学中的应用
医学影像学
生物物理学技术在医学影像学中 的应用，如CT扫描和MRI，提供 了非侵入性的内部结构图像，帮 助医生做出准确的诊断。
假肢和义肢
生物物理学的原理用于设计和开 发假肢和义肢，使残障人士能够 恢复或改善生活功能。
康复运动
通过生物物理学的研究，开发了 一系列针对不同疾病和损伤的康 复运动，帮助患者恢复功能和提 高生活质量。
2 个体差异
3 数据获取
每个人的生物力学特征都 是独一无二的，因此需要 个性化的研究和治疗方法。
获取准确、可靠的生物力 学数据需要精密的设备和 先进的测量技术。
医学生物力学的未来发展
先进技术
随着科技的不断进步，如虚拟 现实和人工智能，医学生物力 学将有更多会创新和应用。
定制治疗
个体化医学的发展将推动医学 生物力学的研究，实现定制化 的治疗方案。
医学生物力学课件
本课件将介绍医学生物力学的基本原理、应用和未来发展，以及它在医学中 的重要作用。让我们一起探索这一令人着迷的领域。
医学生物力学概述
医学生物力学研究人体力学、运动和运动疾病的科学。它结合了生物力学、医学和工程学的知识，旨在改善医 学和康复领域的诊断和治疗方法。
生物物理学的基本原理
结构与功能关系
跨学科合作
医学生物力学需要工程学、医 药学、生物力学等多个学科的 合作，将在未来取得更大的突 破。
力学和运动学
力学和运动学原理提供了研究人体运动和 力学特性的工具，加深我们对人体行为的 理解。
体液和生物力学
体液和生物力学的研究帮助我们了解人体内部和外部的力学变化，为疾病的诊断和治疗提供 重要依据。
生物物理学在医学中的应用
医学影像学
生物物理学技术在医学影像学中 的应用，如CT扫描和MRI，提供 了非侵入性的内部结构图像，帮 助医生做出准确的诊断。
假肢和义肢
生物物理学的原理用于设计和开 发假肢和义肢，使残障人士能够 恢复或改善生活功能。
康复运动
通过生物物理学的研究，开发了 一系列针对不同疾病和损伤的康 复运动，帮助患者恢复功能和提 高生活质量。
2 个体差异
3 数据获取
每个人的生物力学特征都 是独一无二的，因此需要 个性化的研究和治疗方法。
获取准确、可靠的生物力 学数据需要精密的设备和 先进的测量技术。
医学生物力学的未来发展
先进技术
随着科技的不断进步，如虚拟 现实和人工智能，医学生物力 学将有更多会创新和应用。
定制治疗
个体化医学的发展将推动医学 生物力学的研究，实现定制化 的治疗方案。
医学生物力学课件
本课件将介绍医学生物力学的基本原理、应用和未来发展，以及它在医学中 的重要作用。让我们一起探索这一令人着迷的领域。
医学生物力学概述
医学生物力学研究人体力学、运动和运动疾病的科学。它结合了生物力学、医学和工程学的知识，旨在改善医 学和康复领域的诊断和治疗方法。
生物物理学的基本原理
结构与功能关系
跨学科合作
医学生物力学需要工程学、医 药学、生物力学等多个学科的 合作，将在未来取得更大的突 破。
ICB生物力学课件
静态站立时前足会给身体的 其它部位提供平衡 不同的前足状况会影响运动 和站立姿势 这会导致局部和运动链的疼 痛和创伤
Forefoot Varus (FFT VR) Forefoot Valgus (FFT VL)
Plantarflexed 1st Ray Pfx 2-5 Varus
Dorsiflexed 1st Ray Dfx
外伤骨折后肢体结构异常等 社区慢性腰腿痛、足部疼痛等
第二部分： ICB 评估系统
Najjarine Assessment System(NAS)
NAS技术
NAS技术获得的测量数据， 常描述为阳性(+)或阴性(–)
阳性 (+ve) 内翻
阴性(-ve) 外翻
旋后
旋前
外部胫骨 内部胫骨 扭转 扭转 前足内翻 前足外翻 后足内翻 后足外翻
Gluteal medius
矫正后的 软组织位置
梨状肌
Piriformis
臀大肌
Gluteal maximus
髂胫束
ITB
使用矫形鞋垫：
保持距下关节中立位可以
限制过度旋前及伴随的胫骨内转
校直骨骼——这点对正常的生长发育非常重要（儿童）
髋及背部
在步态（或任何承重活动）中， 足、腿、髋及背部的所有肌肉群 共同协助以提供平衡的运动。
ICB矫形鞋垫适应范围 ？
足弓部异常：扁平、高弓、畸形弓 足踝部异常：内翻、外翻、旋前、旋后 足部疼痛：足跟、足底、外侧、前足 双下肢不等长、骨盆倾斜、旋转 某些“难治”的慢性膝痛、腰腿痛 异常步态： 脑卒中，脑外伤，脑瘫，脊髓损伤，周围神经损害等 应用相当广泛
ICB矫形鞋垫 —康复临床应用
脑卒中、脑外伤偏瘫步态异常 小儿脑瘫步态异常，步行不稳
Forefoot Varus (FFT VR) Forefoot Valgus (FFT VL)
Plantarflexed 1st Ray Pfx 2-5 Varus
Dorsiflexed 1st Ray Dfx
外伤骨折后肢体结构异常等 社区慢性腰腿痛、足部疼痛等
第二部分： ICB 评估系统
Najjarine Assessment System(NAS)
NAS技术
NAS技术获得的测量数据， 常描述为阳性(+)或阴性(–)
阳性 (+ve) 内翻
阴性(-ve) 外翻
旋后
旋前
外部胫骨 内部胫骨 扭转 扭转 前足内翻 前足外翻 后足内翻 后足外翻
Gluteal medius
矫正后的 软组织位置
梨状肌
Piriformis
臀大肌
Gluteal maximus
髂胫束
ITB
使用矫形鞋垫：
保持距下关节中立位可以
限制过度旋前及伴随的胫骨内转
校直骨骼——这点对正常的生长发育非常重要（儿童）
髋及背部
在步态（或任何承重活动）中， 足、腿、髋及背部的所有肌肉群 共同协助以提供平衡的运动。
ICB矫形鞋垫适应范围 ？
足弓部异常：扁平、高弓、畸形弓 足踝部异常：内翻、外翻、旋前、旋后 足部疼痛：足跟、足底、外侧、前足 双下肢不等长、骨盆倾斜、旋转 某些“难治”的慢性膝痛、腰腿痛 异常步态： 脑卒中，脑外伤，脑瘫，脊髓损伤，周围神经损害等 应用相当广泛
ICB矫形鞋垫 —康复临床应用
脑卒中、脑外伤偏瘫步态异常 小儿脑瘫步态异常，步行不稳
生物力学 绪论PPT课件
• 逐渐的，生物医学工程的内容变得不再 是生物医学的附属品
• 生物医学工程学又是现代医学和生物学 发展的基础和重要条件
1.4.2 生物医学工程发展现状
当前，生物医学工程学已发展到 一个相当高的水平，在医学的几乎所有 领域已经发挥、将会发挥巨大的作用
•
生物力学在人体生理系统建模与
仿真中的巨大作用
•陈君楷，《心血管血流动力学》
四川教育出版社
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》 • ……
医学重于社会效益，工程重于经济 效益，生物医学工程是医学与工程学的结 合，则是社会效益与经济效益必然的结合
• 坚持“以人为本”的宗旨
• 反对“利益至上”的倾向
•
必须在保证功能性的同时，保证不对
宿主造成任何显著的危害(无论是长期的还是
短期的)
1.4 生物医学工程的发展
1.4.1 生物医学工程发展历史
课程基本说明
教课书 课时
考核形式 成绩
基本要求 参考书
人民卫生出版社 杨华元 36 54 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
参考资料之一：
•冈小天，《生物流变学》
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
基本任务
生物医学工程学的基本任务是运用工 程技术手段，研究和解决生物学和医学中的 有关问题
• 生物医学工程学又是现代医学和生物学 发展的基础和重要条件
1.4.2 生物医学工程发展现状
当前，生物医学工程学已发展到 一个相当高的水平，在医学的几乎所有 领域已经发挥、将会发挥巨大的作用
•
生物力学在人体生理系统建模与
仿真中的巨大作用
•陈君楷，《心血管血流动力学》
四川教育出版社
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》 • ……
医学重于社会效益，工程重于经济 效益，生物医学工程是医学与工程学的结 合，则是社会效益与经济效益必然的结合
• 坚持“以人为本”的宗旨
• 反对“利益至上”的倾向
•
必须在保证功能性的同时，保证不对
宿主造成任何显著的危害(无论是长期的还是
短期的)
1.4 生物医学工程的发展
1.4.1 生物医学工程发展历史
课程基本说明
教课书 课时
考核形式 成绩
基本要求 参考书
人民卫生出版社 杨华元 36 54 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
参考资料之一：
•冈小天，《生物流变学》
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
基本任务
生物医学工程学的基本任务是运用工 程技术手段，研究和解决生物学和医学中的 有关问题
生物力学基础知识介绍 课件
生物运动力学
讨论力和运动关系的力学称作动力学，而研究生物体力和运动 关系的力学称生物动力学，其研究人体由于力的作用而产生的 位移、位移的速度和加速度。
生物热力学
应用热力学的观点来研究生命维持过程中的物质和能量的输运、 交换、补充与消耗。
9、 人 的 价 值 ，在 招收诱 惑的一 瞬间被 决定。 2022/5/22022/5/2Monday, May 02, 2022
F2
F合力
O F合力= F1+F2
F1 图2
（二）约束和约束反力
（二）约束和约束反力
约束
能在空间作任意运动的物体称为自由体，但是实际情况下， 物体在空间的运动往往受到限制，被称作非自由体。由周围 物体构成的阻碍非自由体运动的限制条件，称为该非自由体 的约束，如血液受到血管的约束只能在血管中流动。
约束反力
材料的变形集中于某一小范围，横截面积出现局部迅速收缩，即“颈缩”现
象。由于局部范围内截面收缩变小，应力下降，直至e点材料被拉断，de称 作局部变形阶段。
（三）应力与应变
对于脆性材料、塑性材料又都具有各自的应力—应变曲线，
如图7、8所示。
No
Image
13、 生 气 是 拿 别人 做错的 事来惩 罚自己 。2022/5/22022/5/22022/5/22022/5/25/2/2022
14、 抱 最 大 的 希望 ，作最 大的努 力。2022年 5月 2日星 期一2022/5/22022/5/22022/5/2
15、 一 个 人 炫 耀什 么，说 明他内 心缺少 什么。 。2022年 5月2022/5/22022/5/22022/5/25/2/2022
约束限制物体的运动，改变物体的运动状态，因此，约束对 物体的作用就是力的作用。约束对物体的作用力称为约束反 力。约束反力以外的力称为主动力。
讨论力和运动关系的力学称作动力学，而研究生物体力和运动 关系的力学称生物动力学，其研究人体由于力的作用而产生的 位移、位移的速度和加速度。
生物热力学
应用热力学的观点来研究生命维持过程中的物质和能量的输运、 交换、补充与消耗。
9、 人 的 价 值 ，在 招收诱 惑的一 瞬间被 决定。 2022/5/22022/5/2Monday, May 02, 2022
F2
F合力
O F合力= F1+F2
F1 图2
（二）约束和约束反力
（二）约束和约束反力
约束
能在空间作任意运动的物体称为自由体，但是实际情况下， 物体在空间的运动往往受到限制，被称作非自由体。由周围 物体构成的阻碍非自由体运动的限制条件，称为该非自由体 的约束，如血液受到血管的约束只能在血管中流动。
约束反力
材料的变形集中于某一小范围，横截面积出现局部迅速收缩，即“颈缩”现
象。由于局部范围内截面收缩变小，应力下降，直至e点材料被拉断，de称 作局部变形阶段。
（三）应力与应变
对于脆性材料、塑性材料又都具有各自的应力—应变曲线，
如图7、8所示。
No
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13、 生 气 是 拿 别人 做错的 事来惩 罚自己 。2022/5/22022/5/22022/5/22022/5/25/2/2022
14、 抱 最 大 的 希望 ，作最 大的努 力。2022年 5月 2日星 期一2022/5/22022/5/22022/5/2
15、 一 个 人 炫 耀什 么，说 明他内 心缺少 什么。 。2022年 5月2022/5/22022/5/22022/5/25/2/2022
约束限制物体的运动，改变物体的运动状态，因此，约束对 物体的作用就是力的作用。约束对物体的作用力称为约束反 力。约束反力以外的力称为主动力。
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这三个人体系统中任何一个的损伤都会导致正常的生长发育出 现并发症。
骨骼承载肌肉及组织，用于支 撑承重活动。
骨骼 肌肉、筋膜和其它 相连组织允许骨骼 协调活动 身体的本受感觉系 统接收来自身体和 外界的反馈，并据 此协调身体活动。
肌肉
中枢神经 系统
步态 （行走）
这三种身体系统中任何一种受损都会引起步态期间相互作用的 混乱。 还会产生步态期间的功能改变。
空载 压迫 剪切
拉伸
因身体的肌肉骨骼系统在承重过程中受同样的负荷。 该负荷对骨骼、肌肉、肌腱和筋膜产生同样的内力。
空载
拉伸 肌腱, 韧 带和肌 肉
压迫 骨骼和 关节软骨
剪切-弯曲 肌腱、 韧 带 和肌肉
剪切-摩 擦 骨骼 和关节 软骨
剪切-扭 转 骨骼 和韧带
多种负荷 骨骼、肌 腱、韧带
行走看似简单行为
正常：站立时，横向和垂直的距离相等 旋前：距骨头部内翻和跖屈，降低了拱面—使足部变
宽变长
旋后：距骨头部外翻和背曲，提高了拱面—使足部变
窄变短
T.D T.D V.D V.D .
旋前 没有拱面
旋后 增加拱面
足部变长
足部变短
为什么会旋前？
旋前是正常的，用于帮助减弱并消耗行走的力。
过度旋前则并非正常，这是距下关节负荷过度的结果，导致其旋前值多于正 常减震所需的量。这一情况的发生是因为足部所接触的地面不能适应足部形 状。
重要性
骨骼
肌肉
中枢神经系 统
步态
脑瘫儿童
众多的情况会： 影响中枢神经系统、肌肉系统及骨骼系统 干扰正常的生长发育，影响下肢生物力学功能
膝关节
膝关节功能为屈曲及少量旋转。（2°至3°）。
这少量的旋转允许膝关节： • 过度伸展时锁定关节（足跟触地及站立中期需要） • 屈曲时解锁（站立中期至蹬离期需要）
ICB矫形鞋垫 临床康复应用
解放军第四五四医院
瑞海博康复中心
——王晓青
第一部分：
足踝生物力学异常原因
足的骨骼和关节结合起来形成很多的拱形。 其中最重要的是内侧纵弓。 它的功能是锁定结构并提供一个传递由负载 产生的垂直力的稳定的途径。 如果这个结构不稳定，那么起连接作用的结 构也会变得不稳定，尤其是当它承受负载的 时候。
重力（力）
所承担的身体 重量的百分比
50%
与其它哺乳动物不同，新生儿出生 时不能行走，儿童的生长发育是与 重力的对抗。 我们通常会忽略产生这些的重力和 地面反作用力这两种相反的力。 地面反作用力是我们对抗重力
时产生的力，是动力的来源。
80%
100%
负荷
负荷是施加在物体上的力。 机械负荷分为三类。 这在工程中是重要的考量。 在生物力学中同样重要。
胫骨扭转
胫骨扭转是一种胫骨扭曲的骨的情况，可由创伤、发育或 遗传引起。
年龄
胫骨扭转
0–2岁 2–4岁 4–5岁 5–6岁
0°to 2° 2°to 4° 4°to 8° 8°to 13°
胫骨扭转（扭曲）并不反常，但超过可接受范围的任何方 向的扭转可引发上身软组织代偿 。
可接受的胫骨扭转范围会随着发育而变化，仅供参考。 对16岁以下的女性患者及18岁以下的男性患者来说，胫骨 过度扭转可通过使用步态板矫形鞋垫来控制。 超过这个年龄的患者，扭转意味着代偿性软组织紧张。
自矫形疗法受到关注以来，距下关节可以说是下肢最 重要的关节了。 它的活动在足部的三平面上同时发生。我们称之为三 平面运动。它允许足部在步态周期根据需要旋前、旋 后 因其相对于足部其它部分及小腿，距下关节的实际运 动在足部功能中起重要作用。 步态周期中距下关节错位可导致足部和小腿在整个活 动过程中错位。
值得考虑的问题：
结构-生物力学-功能的相互关系
结构
生物力学 功能
足部及下肢结构功能异常引致的问题 常未被引起足够的重视！
承重活动是写入了我们DNA里面的。 力的确定性 从出生到死亡，承重活动是健康生 活所必需。 它影响我们的身体、环境和我们的 生活方式。
重力是一种使我们保持在 地面的持续的力 重量=质量X重力
这个拱用来减轻和吸收由负重活动所产生 的力。 重力的垂直力作用在足弓的顶部，使得与地 面接触的前足和后足承受压力。
扁平足（过度旋前） 多数情况下，由于后足过度旋前导致内侧纵弓缺失，引起婴 幼儿扁平足
这类扁平足并不正常，应视为先天生物力学缺陷，并不会随 生长而解决
这一情况现在被视为成人下肢姿势不良的最基本原因之一。
足部因接触较软表面而处于 中立位
足部中立
足部旋前
足部因矫形鞋 垫的作用而处 于中立位
旋前在负重活动中也会影响胫骨和腓骨的结构。旋前的1度=胫骨内 旋的1度；胫骨内旋导致胫骨和腓骨内部旋转，而这反过来又会导 致膝关节对应的变化
。REF: TIBERIO, 1987; MICHAUD, 1997
旋前的1O = 胫骨内旋的1O
耻骨肌
软组织位置
短收髂胫束及外展肌 代偿机制 会导致 骨盆后倾
臀中肌
臀小肌
Gluteal Minimus
Gluteal medius
矫正后的 软组织位置
梨状肌
Piriformis
臀大肌
平均斜轴方向为矢平面42o （± 4°变化）。 如大于42o = 高足弓 如小于42o = 低足弓
协调三平面的运动 被称为旋前和旋后。
旋前 中间的 既不是旋 前也不是 旋后 旋后 足部内收，跖 屈和内翻
内收
两种运动贯穿于负 重活动始终。
足部外展、背屈 和外翻
外展 背屈 外翻
跖屈 内翻
旋前和旋后都会对足的结构造成影响
胫骨过度内旋伴有过度旋前，这对膝关节及其周围的肌肉和组织增加了压力和紧张。
内、外侧旋 转轴
屈伸旋转 轴
外侧力
内侧力
内收、外展 旋转轴
受力线
过度旋前及过度胫骨旋转 迫使膝关节内向靠近足部 导致膝及髋关节产生额外屈曲 过度旋前引起的胫骨过度内旋使腿部产生额外的代偿 这些步态代偿会影响肌肉骨骼发育 对骨骼系统产生持续、永久的改变 伴随儿童的成长进入成年
6 岁以上
13°to 18°
胫骨扭转及胫骨旋转： 促使软组织代偿以维持功能——这 会对骨盆及脊柱位置产生重大影响， 并导致骨骼错位及肌肉功能障碍。
外八字患者
Iliacus
腰肌及内收肌代偿机制 会导致腰椎前凸
腰肌
Psoas
髂肌
矫正后的
Pectineus Adductor Brevis Adductor Lonus
骨骼承载肌肉及组织，用于支 撑承重活动。
骨骼 肌肉、筋膜和其它 相连组织允许骨骼 协调活动 身体的本受感觉系 统接收来自身体和 外界的反馈，并据 此协调身体活动。
肌肉
中枢神经 系统
步态 （行走）
这三种身体系统中任何一种受损都会引起步态期间相互作用的 混乱。 还会产生步态期间的功能改变。
空载 压迫 剪切
拉伸
因身体的肌肉骨骼系统在承重过程中受同样的负荷。 该负荷对骨骼、肌肉、肌腱和筋膜产生同样的内力。
空载
拉伸 肌腱, 韧 带和肌 肉
压迫 骨骼和 关节软骨
剪切-弯曲 肌腱、 韧 带 和肌肉
剪切-摩 擦 骨骼 和关节 软骨
剪切-扭 转 骨骼 和韧带
多种负荷 骨骼、肌 腱、韧带
行走看似简单行为
正常：站立时，横向和垂直的距离相等 旋前：距骨头部内翻和跖屈，降低了拱面—使足部变
宽变长
旋后：距骨头部外翻和背曲，提高了拱面—使足部变
窄变短
T.D T.D V.D V.D .
旋前 没有拱面
旋后 增加拱面
足部变长
足部变短
为什么会旋前？
旋前是正常的，用于帮助减弱并消耗行走的力。
过度旋前则并非正常，这是距下关节负荷过度的结果，导致其旋前值多于正 常减震所需的量。这一情况的发生是因为足部所接触的地面不能适应足部形 状。
重要性
骨骼
肌肉
中枢神经系 统
步态
脑瘫儿童
众多的情况会： 影响中枢神经系统、肌肉系统及骨骼系统 干扰正常的生长发育，影响下肢生物力学功能
膝关节
膝关节功能为屈曲及少量旋转。（2°至3°）。
这少量的旋转允许膝关节： • 过度伸展时锁定关节（足跟触地及站立中期需要） • 屈曲时解锁（站立中期至蹬离期需要）
ICB矫形鞋垫 临床康复应用
解放军第四五四医院
瑞海博康复中心
——王晓青
第一部分：
足踝生物力学异常原因
足的骨骼和关节结合起来形成很多的拱形。 其中最重要的是内侧纵弓。 它的功能是锁定结构并提供一个传递由负载 产生的垂直力的稳定的途径。 如果这个结构不稳定，那么起连接作用的结 构也会变得不稳定，尤其是当它承受负载的 时候。
重力（力）
所承担的身体 重量的百分比
50%
与其它哺乳动物不同，新生儿出生 时不能行走，儿童的生长发育是与 重力的对抗。 我们通常会忽略产生这些的重力和 地面反作用力这两种相反的力。 地面反作用力是我们对抗重力
时产生的力，是动力的来源。
80%
100%
负荷
负荷是施加在物体上的力。 机械负荷分为三类。 这在工程中是重要的考量。 在生物力学中同样重要。
胫骨扭转
胫骨扭转是一种胫骨扭曲的骨的情况，可由创伤、发育或 遗传引起。
年龄
胫骨扭转
0–2岁 2–4岁 4–5岁 5–6岁
0°to 2° 2°to 4° 4°to 8° 8°to 13°
胫骨扭转（扭曲）并不反常，但超过可接受范围的任何方 向的扭转可引发上身软组织代偿 。
可接受的胫骨扭转范围会随着发育而变化，仅供参考。 对16岁以下的女性患者及18岁以下的男性患者来说，胫骨 过度扭转可通过使用步态板矫形鞋垫来控制。 超过这个年龄的患者，扭转意味着代偿性软组织紧张。
自矫形疗法受到关注以来，距下关节可以说是下肢最 重要的关节了。 它的活动在足部的三平面上同时发生。我们称之为三 平面运动。它允许足部在步态周期根据需要旋前、旋 后 因其相对于足部其它部分及小腿，距下关节的实际运 动在足部功能中起重要作用。 步态周期中距下关节错位可导致足部和小腿在整个活 动过程中错位。
值得考虑的问题：
结构-生物力学-功能的相互关系
结构
生物力学 功能
足部及下肢结构功能异常引致的问题 常未被引起足够的重视！
承重活动是写入了我们DNA里面的。 力的确定性 从出生到死亡，承重活动是健康生 活所必需。 它影响我们的身体、环境和我们的 生活方式。
重力是一种使我们保持在 地面的持续的力 重量=质量X重力
这个拱用来减轻和吸收由负重活动所产生 的力。 重力的垂直力作用在足弓的顶部，使得与地 面接触的前足和后足承受压力。
扁平足（过度旋前） 多数情况下，由于后足过度旋前导致内侧纵弓缺失，引起婴 幼儿扁平足
这类扁平足并不正常，应视为先天生物力学缺陷，并不会随 生长而解决
这一情况现在被视为成人下肢姿势不良的最基本原因之一。
足部因接触较软表面而处于 中立位
足部中立
足部旋前
足部因矫形鞋 垫的作用而处 于中立位
旋前在负重活动中也会影响胫骨和腓骨的结构。旋前的1度=胫骨内 旋的1度；胫骨内旋导致胫骨和腓骨内部旋转，而这反过来又会导 致膝关节对应的变化
。REF: TIBERIO, 1987; MICHAUD, 1997
旋前的1O = 胫骨内旋的1O
耻骨肌
软组织位置
短收髂胫束及外展肌 代偿机制 会导致 骨盆后倾
臀中肌
臀小肌
Gluteal Minimus
Gluteal medius
矫正后的 软组织位置
梨状肌
Piriformis
臀大肌
平均斜轴方向为矢平面42o （± 4°变化）。 如大于42o = 高足弓 如小于42o = 低足弓
协调三平面的运动 被称为旋前和旋后。
旋前 中间的 既不是旋 前也不是 旋后 旋后 足部内收，跖 屈和内翻
内收
两种运动贯穿于负 重活动始终。
足部外展、背屈 和外翻
外展 背屈 外翻
跖屈 内翻
旋前和旋后都会对足的结构造成影响
胫骨过度内旋伴有过度旋前，这对膝关节及其周围的肌肉和组织增加了压力和紧张。
内、外侧旋 转轴
屈伸旋转 轴
外侧力
内侧力
内收、外展 旋转轴
受力线
过度旋前及过度胫骨旋转 迫使膝关节内向靠近足部 导致膝及髋关节产生额外屈曲 过度旋前引起的胫骨过度内旋使腿部产生额外的代偿 这些步态代偿会影响肌肉骨骼发育 对骨骼系统产生持续、永久的改变 伴随儿童的成长进入成年
6 岁以上
13°to 18°
胫骨扭转及胫骨旋转： 促使软组织代偿以维持功能——这 会对骨盆及脊柱位置产生重大影响， 并导致骨骼错位及肌肉功能障碍。
外八字患者
Iliacus
腰肌及内收肌代偿机制 会导致腰椎前凸
腰肌
Psoas
髂肌
矫正后的
Pectineus Adductor Brevis Adductor Lonus