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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

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