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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