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
第二节 骨力学及其研究中的几个问题 4
一、骨力学的研究对象与方法 4
二、骨力学的发展和近况 5
三、骨力学目前研究较多的几个问题 5
第三节 骨伤生物力学及在我国的发展 8
一、什么是骨伤生物力学 8
二、骨伤生物力学在我国发展的基础 8
三、骨伤生物力学的研究内容 8
四、骨伤生物力学发展在我国已奠定了较好的基础 9
第四节 力效应与骨伤科疾病的关系 9
一、骨伤科疾病的发生是力作用的结果 10
二、骨伤科疾病的病理变化是力作用的表现 11
三、骨伤科疾病的治疗是力效应的合理应用 12
四、骨伤生物力学的发展促进骨伤科临床治疗学的提高 13
第二章 力学基础知识与骨力学性质 15
第一节 力的概念 15
一、力的概念 15
二、力的特性 16
三、几种常见力 19
四、肌肉力 20
五、力的分量 23
六、肌肉力的稳固分量与转动分量 25
七、力矩 26
八、力偶 28
第二节 静力平衡 30
一、基本概念 30
二、受力分析与受力图 32
三、共点力系的简化与平衡 33
四、共点力系的若干实例 36
第三节 骨的载荷、内力和变形 39
一、外力和变形 39
二、内力、截面法 41
三、应力、应变及其之间的关系 45
四、骨的强度、刚度和稳定性 49
第四节 骨的基本力学性质 49
一、拉压力学性质 49
二、剪切力学性质 62
三、扭转力学性质 64
四、弯曲力学性质 65
第五节 不同载荷下的骨折类型 68
一、应力状态 68
二、轴向拉压时斜面应力及骨折 70
三、剪切骨折 72
四、扭转时斜截面应力及螺旋骨折 72
五、弯曲骨折 74
第六节 骨的粘弹性 77
第三章 骨的功能适应性与骨折治疗的弹性固定准则 79
第一节 骨结构和骨中血液循环 79
一、骨的结构 79
二、骨中血液循环 82
第二节 骨的功能适应性 83
一、Wolff定律及其可能作用方式 84
二、骨对应力的适应性 85
三、长骨的功能适应性 86
四、适应性及骨折治疗中的生物力学原理 88
第三节 运动负荷对骨影响的实验研究 89
一、运动负荷对未成年骨的影响 90
二、运动负荷对成年骨的影响 90
三、负荷与疏松骨 92
第四节 弹性固定准则——顾孟氏准则 93
一、固定稳定 93
二、非功能替代 93
三、断端生理应力 95
第五节 骨的压电效应及临床应用 95
一、骨的压电效应 96
二、压电效应产生机制 99
三、压电效应的数学模型 99
四、骨的恒定电位 100
五、诱发电场影响骨重建的可能机制 101
六、电刺激骨愈合技术 101
七、压电膜对骨生成的影响 102
第六节 物理疗法在骨伤愈合上的应用 104
一、直流电疗法 104
二、低频脉冲电疗 106
三、高频电疗法 112
四、光疗法 116
五、超声波疗法 119
六、磁疗法 121
第四章 夹板局部外固定疗法的骨伤生物力学研究 122
第一节 夹板局部外固定治疗骨干骨折的力学分析 122
一、布带的约束力 123
二、夹板的弹性固定力 124
三、纸压垫的效应力 124
四、肌肉收缩的内在动力 125
五、必要的牵引力 125
六、软组织在骨干骨折复位固定中的作用 1
七、骨折端的啮合力 126
第二节 夹板局部外固定疗法的骨伤生物力学原理 127
一、稳定的固定方式 127
二、有益于愈合的压应力刺激 128
三、非功能替代 129
四、强调功能锻炼 129
第三节 夹板局部外固定疗法中夹板分布力的实验研究 130
一、原理 130
二、实验 131
三、数据处理 132
四、简单结论 134
第四节 夹板局部外固定中布带约束力与肢体血容量变化间瞬时关系的实验研究 135
一、实验仪器与方法 135
二、实验依据 135
三、实验结果 136
四、结果特征 138
第五节 夹板局部外固定治疗股骨干骨折及肌肉内在动力对骨愈合影响 138
一、固定和牵引的分析 139
二、骨断面的生理应力 141
第六节 夹板局部外固定疗法内在效应研究 143
一、断端生理应力效应 143
二、剪应力互逆效应 145
三、非功能替代效应 145
四、简单结论 146
第七节 夹板、压垫、布带与肢体间摩擦力的实验研究 146
一、实验方法 147
二、实验材料 147
三、实验数据及处理结果 147
第五章 骨内外固定疗法骨伤生物力学研究 150
第一节 骨外固定器疗法概述 150
一、国内外进展情况 150
二、骨外固定器的分类 152
三、设计和使用骨外固定器的要求 156
第二节 骨折复位固定器力学原理 158
一、机构分析 158
二、复位原理 159
三、结果分析 164
第三节 骨折复位固定器治疗骨干骨折的效应分析 165
一、断面生理应力效应 165
二、断面剪应力互逆效应 165
三、等长等张效应 166
四、断面应力均匀分布效应 166
五、转换施力方式效应 167
六、固定稳定效应 167
七、非功能替代效应 167
八、断面应力自调效应 167
第四节 骨折复位固定器治疗骨折时压板的应用技术及效应研究 167
一、应用技术 168
二、效应研究 169
第五节 测力式骨科固定器（Ⅱ型）骨伤生物力学研究 170
一、结构特征与功能 170
二、固定稳定性分析 171
三、断端生理应力 175
四、可实现无功能替代 179
第六节 测力式骨科固定器（I型）骨伤生物力学研究 180
一、器械的结构特征 180
二、固定稳定性分析 181
三、断端生理应力 182
四、功能替代问题 182
第七节 单臂式固定器骨伤生物力学分析 183
一、结构 183
二、稳定性分析 183
三、断端生理应力 185
四、功能替代讨论 185
第八节 骨内固定疗法概述 186
第九节 不锈钢丝和钢针内固定 188
第十节 髓内钉固定 191
一、髓内钉固定的局部反应及骨折愈合 192
二、髓内钉固定的适应证 193
三、髓内钉固定的研究趋向及有关骨伤生物力学问题 194
第十一节 螺钉和钢板内固定 194
第十二节 关于钉板内固定疗法改进的骨伤生物力学分析 197
一、实验研究 197
二、骨折治疗中内固定板组合杆模型计算 199
第六章 肌肉、腱和韧带 205
第一节 肌肉的组成 205
一、肌肉的基本知识 205
二、组成肌肉的蛋白质的化学结构 206
三、骨骼肌、心肌和平滑肌 207
第二节 骨骼肌的结构和收缩学说 211
一、骨骼肌的基本结构 212
二、肌肉收缩的肌丝滑行学说 215
第三节 人体组织的粘弹性性质 217
一、软组织的力学特性 217
二、粘弹性物体的力学模型 219
三、拟弹性的概念 223
四、软组织准线性粘弹性理论 223
第四节 希尔方程 229
一、肌肉的力学特性 229
二、希尔方程 234
第五节 腱和韧带的力学性质 237
一、胶原组织的力学性质 237
二、腱和韧带的力学性质 242
第六节 对韧带和腱产生影响的因素 250
一、冷冻贮藏对腱和韧带的影响 250
二、不同温度下腱和韧带的性质 251
三、年龄对韧带和腱性质的影响 252
四、韧带破坏模态 254
五、功能适应和内环境稳定 255
六、韧带和腱的愈合 259
第七节 伤筋和错骨缝 260
一、伤筋 260
二、错骨缝 264
第七章 关节生物力学与临床研究 2
第一节 关节的基本结构与功能 267
一、关节的基本结构 267
二、关节的运动和轴 268
第二节 关节受力分析 269
一、肩关节受力分析 269
二、肘关节受力分析 271
三、髋关节受力分析 273
四、膝关节受力分析 276
五、踝关节受力分析 278
第三节 关节创伤 280
一、病因 280
二、髋关节 281
三、肩关节 284
四、髌股关节 289
五、半月板损伤 291
六、关节内软骨坏死 297
七、关节韧带损伤 298
第四节 关节畸形 300
一、足是人体畸形的多发部位 300
二、膝关节的作用 306
三、肘也是内、外翻畸形的常发部位 307
第五节 关节退行性变 308
一、关节软骨的成分 308
二、关节软骨的生物力学性质 308
三、关节软骨的润滑 309
四、关节软骨的磨损 309
五、软骨变性的生物力学 310
六、治疗骨关节病的力学问题 310
第六节 人工关节置换 311
一、正常髋关节的应力 312
二、全髋关节置换后的应力分布 314
三、髋臼假体的应力分布 315
四、髋臼的骨粘固剂和软骨下骨之间的应力 315
五、股骨假体的应力分布 316
六、固定后股骨假体继发的应力 317
七、围绕股骨假体的骨粘固剂和骨内的力和应力 318
第八章 脊柱与颅脑的生物力学与临床研究 321
第一节 脊柱的生理和生物力学特点 321
一、与生物力学有关的解剖特点 321
二、椎骨的生物力学特性 321
三、椎间盘的生物力学特点 324
四、脊柱韧带的生物力学特点 329
第二节 脊柱的运动 329
一、概念 329
二、运动和肌肉的活动 331
三、枕-环-枢椎复合体 332
四、下位颈椎 333
五、胸脊柱 335
六、腰部脊柱 337
第三节 脊柱损伤的生物力学 338
一、损伤机制 338
二、脊髓损伤 339
三、颈椎损伤 341
四、胸腰椎损伤 345
第四节 人体脊柱临床不稳定问题 346
一、概述 346
二、不稳定的生物力学因素 347
三、枕骨-寰-枢椎复合体 350
四、其它颈椎（C2～C7） 351
五、胸椎和胸腰椎 352
六、腰椎段 353
七、骶骨 354
第五节 脊柱侧弯的实用生物力学 354
一、结构分析 354
二、正常的运动 354
三、脊柱侧弯的生物力学定义 355
四、治疗中的生物力学条件 358
五、不同治疗方法中的生物力学问题 363
第六节 脊柱痛的临床生物力学 367
一、病因学的生物力学因素 368
二、诊断学的生物力学因素 369
三、治疗的生物力学因素 372
四、预防和人类工程学 374
第七节 脊柱动力响应分析 378
一、人体集中参数模型 379
二、人体脊柱离散参数模型 381
三、其它分析模型及发展 383
第八节 颅脑损伤力学 384
一、颅脑各部分组织及其力学性质 384
二、人在头部受撞击后的生存界限 389
三、颅脑损伤的理论分析与实验研究 390
四、颅骨损伤分析 396
五、脑损伤分析 401
第九章 摩擦、磨损和腐蚀 405
第一节 平面摩擦、槽面摩擦和自锁 405
一、平面摩擦 405
二、槽面摩擦 407
三、自锁 408
第二节 骨与骨针摩擦力的实验测定 409
一、力学模型 409
二、实验测定与结果分析 410
三、两点说明 412
第三节 磨损 413
一、粘黏磨损 413
二、研磨磨损 413
第四节 腐蚀 414
第十章 数学基础知识 417
第一节 函数 417
一、常量与变量 417
二、函数 417
三、函数的几种特性 418
四、复合函数与反函数 420
五、基本初等函数 421
六、初等函数 423
第二节 极限与连续 423
一、极限 423
二、函数的连续性 433
第三节 导数与微分 435
一、导数的概念 436
二、导数的计算法则 439
三、微分的概念 444
四、微分的求法，一阶微分形式的不变性 445
五、中值定理 445
第四节 积分 446
一、不定积分 446
二、定积分 455
第五节 多元函数及其偏导数 461
一、多元函数 461
二、偏导数 464
三、全微分 467
四、复合函数的微分法 469
第六节 常微分方程初步 470
一、基本概念 470
二、一阶微分方程 472
三、二阶线性微分方程 475
第七节 矢量运算 482
一、矢量代数 482
二、矢性函数的微分和积分 487
附录 骨骼实验中的测试方法 495
一、电测法原理及其在生物材料测试中的应用 495
二、光测法的原理及应用 498
三、长骨力学测试法 501