第一章 概论 1
第一节 生物力学概貌 1
一、什么叫生物力学 1
二、为什么要研究生物力学 1
三、生物力学的目标与内容 2
四、今后生物力学发展的关键 3
五、生物力学发展简述 3
二、骨力学的发展和近况 4
一、骨力学研究目的与内容 4
第二节 骨力学及其研究中的几个问题 4
三、骨力学目前研究较多的几个问题 5
第三节 生物力学与骨伤科疾病的关系 8
一、骨伤科疾病的发生是力作用的结果 8
二、骨伤科疾病的病理变化是力作用的表现 9
三、骨伤科疾病治疗是生物力学的运用 10
四、生物力学的发展促进骨伤科临床治疗学的提高 11
一、外力和变形 13
第二章 骨的生物力学性质及临床应用 13
第一节 骨的载荷、内力和变形 13
二、内力、截面法 14
三、应力、应变及其之间的关系 18
四、骨的强度、刚度和稳定性 21
第二节 骨的基本力学性质 22
一、拉压力学性质 22
二、煎切力学性质 34
三、扭转力学性质 35
四、弯曲力学性质 36
第三节 不同载荷下的骨折类型 39
一、应力状态 39
二、轴向拉压时斜面应力及骨折 40
三、剪切骨折 42
四、扭转时斜截面应力及螺旋骨折 43
五、弯曲骨折 44
一、骨的结构 46
第四节 骨的结构、形态及特性 46
二、骨材料的特性 49
三、骨的能量储存和本构关系 50
第五节 骨的功能适应性理论 53
一、骨对应力的适应性 53
二、骨的功能结构 54
三、骨的功能适应性理论的描述 56
四、骨重建理论 60
第六节 骨中血液循环 61
第七节 骨的愈合机理 62
一、骨的愈合过程 62
二、骨愈合中骨痂的强度 64
三、生物力学对骨折治疗中适应性的探讨 64
四、骨折的治疗 65
第八节 骨的粘弹性 65
第九节 骨的压电效应及临床应用 66
一、骨的压电效应 66
三、压电效应的数学模型 69
二、压电效应产生机制 69
四、骨的恒定电位 70
五、诱发电场影响骨重建的可能机制 71
六、电刺激骨愈合技术 71
七、压电膜对骨生成的影响 72
第十节 物理疗法在骨伤愈合上的应用 74
一、直流电疗法 74
二、低频脉冲电疗 76
三、调频电疗法 81
四、光疗法 85
五、超声波疗法 88
六、磁疗法 89
第十一节 微循环在骨伤愈合中的作用 90
一、血液的流变特性 90
二、微血管中血液流动的特点 91
第三章 肌肉、腱和韧带 95
第一节 肌肉的组成 95
一、肌肉的基本知识 95
二、组成肌肉的蛋白质的化学结构 96
三、骨骼肌、心肌和平滑肌 97
第二节 骨骼肌的结构和收缩学说 100
一、骨骼肌的基本结构 101
二、肌肉收缩的肌丝滑行学说 103
第三节 人体组织的粘弹性性质 105
一、软组织的力学特性 105
二、粘弹性物体的力学模型 107
四、软组织准线性粘弹性理论 111
三、拟弹性的概念 111
第四节 希尔方程 116
一、肌肉的力学特性 116
二、希尔方程 121
第五节 腱和韧带的力学性质 124
一、胶原组织的力学性质 124
二、腱和韧带的力学性质 128
第六节 对韧带和腱产生影响的因素 135
一、冷冻贮藏对腱和韧带的影响 135
二、不同温度下腱和韧带的性质 136
三、年龄对韧带和腱性质的影响 137
四、韧带破坏模态 139
五、功能适应和内环境稳定 140
六、韧带和腱的愈合 143
第七节 伤筋和错骨缝 144
一、伤筋 145
二、错骨缝 148
一、关节的基本结构 151
第一节 关节的基本结构与功能 151
第四章 关节生物力学与临床研究 151
二、关节的运动和轴 152
第二节 关节受力分析 153
一、肩关节受力分析 153
二、肘关节受力分析 154
三、髋关节受力分析 156
四、膝关节受力分析 159
五、踝关节受力分析 161
一、病因 162
第三节 关节创伤 162
二、髋关节 163
三、肩关节 166
四、髌股关节 170
五、半月板损伤 173
六、关节内软骨坏死 178
七、关节韧带损伤 179
第四节 关节畸形 180
一、足是人体畸形的多发部位 180
二、膝关节的作用 186
三、肘也是内、外翻畸形的常发部位 187
第五节 关节退行性变 188
一、关节软骨的成分 188
二、关节软骨的生物力学性质 188
三、关节软骨的润滑 189
四、关节软骨的磨损 189
五、软骨变性的生物力学 189
六、治疗骨关节病的力学问题 190
第六节 人工关节置换 191
一、正常髋关节的应力 192
二、全髋关节置换后的应力分布 193
三、髋臼假体的应力分布 194
四、髋臼的骨粘固剂和软骨下骨之间的应力 194
五、股骨假体的应力分布 196
六、固定后股骨假体继发的应力 196
七、围绕股骨假体的骨粘固剂和骨内的力和应力 197
一、与生物力学有关的解剖特点 200
二、椎骨的生物力学特性 200
第五章 脊柱与颅脑生物力学与临床研究 200
第一节 脊柱的生理和生物力学特点 200
三、椎间盘的生物力学特点 202
四、脊柱韧带的生物力学特点 207
第二节 脊柱的运动 208
一、概念 208
三、枕-环-枢椎复合体 210
二、运动和肌肉的活动 210
四、下位颈椎 211
五、胸脊柱 213
六、腰部脊柱 215
第三节 脊柱损伤的生物力学 216
一、损伤机制 216
二、脊髓损伤 217
三、颈椎损伤 218
四、胸腰椎损伤 222
第四节 人体脊柱临床不稳定问题 223
一、概述 223
二、不稳定的生物力学因素 224
三、枕骨-寰-枢椎复合体 226
四、其他颈椎(C2～C7) 227
五、胸椎和胸腰椎 228
六、腰椎段 229
七、骶骨 230
第五节 脊柱侧弯的实用生物力学 230
一、结构分析 230
二、正常的运动 231
三、脊柱侧弯生物力学定义 231
四、治疗中的生物力学条件 234
五、不同治疗方法中的生物力学问题 238
第六节 脊柱痛的临床生物力学 242
一、病因学的生物力学因素 242
二、诊断学的生物力学因素 243
三、治疗的生物力学因素 245
四、预防和人类工程学 247
第七节 脊柱动力响应分析 250
一、人体集中参数模型 250
三、颅脑损伤的理论分析与实验研究 251
二、人体脊柱离散参数模型 253
三、其它分析模型及发展 255
第八节 颅脑损伤力学 256
一、颅脑各部分组织及其力学性质 256
二、人在头部受撞击后的生存界限 260
四、颅骨损伤分析 266
七、骨折端的啮合力 270
五、脑损伤分析 270
第一节 骨折疗法的生物力学研究 273
第六章 骨折疗法的生物力学研究 273
一、固定稳定 274
二、非功能替代 274
三、断端生理应力 275
第二节 小夹板纸压垫局部外固定治疗骨干骨折的力学原理 275
一、布带的约束力 276
二、夹板的弹性固定力 277
三、纸压垫的效应力 278
四、肌肉收缩的内在动力 278
五、必要的牵引力 279
六、软组织在骨干骨折复位固定中的作用 279
第三节 夹板局部外固定治疗骨干骨折的生物力学分析 280
一、稳定的固定方式 280
二、有益于愈合的压应力刺激--生理应力 281
第四节 骨折复位固定器力学原理 282
三、无应力遮挡保护影响 282
四、强调功能锻炼 282
一、机构分析 283
二、复位原理 284
三、结果分析 288
第五节 骨科复位固定器治疗骨干骨折的效应分析 289
一、断面生理应力效应 289
二、断面剪力互逆效应 290
三、等长等张效应 290
四、断面应力均匀分布效应 291
五、转换施力方式效应 291
六、固定稳定效应 291
七、非功能替代效应 291
八、断面应力自调效应 291
第六节 骨折内固定疗法 292
一、概述 292
二、不锈钢丝、钢针和髓内钉内固定 293
三、螺钉和钢板内固定 295
第七章 数学基础知识 297
第一节 函数 297
一、常量与变量 297
二、函数 297
三、函数的几种特性 298
四、复合函数与反函数 299
五、基本初等函数 300
六、初等函数 303
第二节 极限与连续 303
一、极限 303
二、函数的连续性 312
第三节 导数与微分 314
一、导数的概念 314
二、导数的计算法则 318
四、微分的求法、一阶微分形式的不变性 323
三、微分的概念 323
五、中值定理 324
第四节 积分 325
一、不定积分 325
二、定积分 334
第五节 多元函数及其偏导数 340
一、多元函数 340
二、偏导数 343
三、全微分 346
四、复合函数的微分法 347
第六节 常微分方程初步 349
一、基本概念 349
二、一阶微分方程 351
三、二阶线性微分方程 354
第七节 矢量运算 361
一、矢量代数 361
二、矢性函数的微分和积分 365
一、力的概念 372
第一节 力 372
第八章 力学基础知识 372
二、力的特性 373
三、几种常见力 375
四、肌肉力 377
五、力的分量 379
六、肌肉力的稳固分量与转动分量 381
七、力矩 382
八、力偶 384
一、基本概念 385
第二节 静力平衡 385
二、受力分析与受力图 387
三、共点力系的简化与平衡 388
四、共点力系的若干实例 391
五、平面力系的简化与平衡 394
六、空间力系的平衡条件 399
第三节 动力学基础 400
一、位移、速度和加速度 400
二、质点运动微分方程 402
三、动量与冲量 403
四、功与能 405
第四节 基本变形下应力和变形计算公式 408
一、轴向拉伸(压缩) 408
二、圆截面杆及非圆截面杆的扭转 409
三、平面弯曲 418
四、剪切 435
一、斜弯曲 437
第五节 组合变形的强度计算 437
五、强度条件和刚度条件 437
二、偏心压缩(拉伸) 440
三、截面核心 442
第六节 骨骼实验中的测试方法 443
一、电测法原理及其在生物材料测试中的应用 443
二、光测法的原理及应用 447
三、长骨生物力学测试 449
附录：计量单位 451