川北医学院：《生物医学工程导论》课程教学资源（课件讲稿）03 生物力学 Biomechanics

第二章」 生物力学 Biomechanics 2016年09月12日

第二章 生物力学 Biomechanics 2016年09月12日

本章内容 1.概述 2.软组织的力学性质 3.骨的力学性质 4.血液的流动性质 5。心脏、动脉和静脉中的血液动力学 2017/4/27 生物医学工程基础吴昌强川北医学院 3

本章内容 2017/4/27 生物医学工程基础 吴昌强 川北医学院 3 1. 概述 2. 软组织的力学性质 3. 骨的力学性质 4. 血液的流动性质 5. 心脏、动脉和静脉中的血液动力学

第1节概述 1.1生物力学的概念 1.2生物力学的发展概况 1.3生物力学的研究内容 1.4生物力学的研究方法 1.5生物力学对保健事业的贡献 2017/4/27 生物医学工程基础吴昌强川北医学院 4

第1节 概述 2017/4/27 生物医学工程基础 吴昌强 川北医学院 4 1.1 生物力学的概念 1.2 生物力学的发展概况 1.3 生物力学的研究内容 1.4 生物力学的研究方法 1.5 生物力学对保健事业的贡献

1.1生物力学的概念 ●力学：研究物体变形和运动的科学。 ●生物学：研究生命的生长和衰亡的科学。 力学 生物学 Mechanics Biology 生物力学 Biomechanics 应用力学的原理和方法研究生物体中的力学问题的科学 2017/4/27 生物医学工程基础吴昌强川北医学院 5

1.1 生物力学的概念 2017/4/27 生物医学工程基础 吴昌强 川北医学院 5 力学：研究物体变形和运动的科学。 生物学：研究生命的生长和衰亡的科学。 生物力学 Biomechanics 应用力学的原理和方法研究生物体中的力学问题的科学 力学 Mechanics 生物学 Biology

1.1生物力学的概念 ●生物力学是力学、生物学、解剖学等学科之间相互渗透 的边缘科学，它将这些学科的基本原理和方法有机地结 合起来，同时它还广泛应用了物理学、应用数学的概念 和方法。 ●学科间彼此渗透、相互交叉、紧密联系的特点。 2017/4/27 生物医学工程基础吴昌强川北医学院 6

1.1 生物力学的概念 2017/4/27 生物医学工程基础 吴昌强 川北医学院 6 生物力学是力学、生物学、解剖学等学科之间相互渗透 的边缘科学，它将这些学科的基本原理和方法有机地结 合起来，同时它还广泛应用了物理学、应用数学的概念 和方法。 学科间彼此渗透、相互交叉、紧密联系的特点

1.2生物力学的发展概况 ●伽利略。卡里勒（1564-1642) 曾是医学专业学生，用单摆度量人的心率 ●威廉哈维(1578-1658) 证明了血液流动的单向性，提出了血液循环的概念 ●雷内.笛卡儿(1596-1650) 发现因身体暴露而减轻体重，奠定了新陈代谢研究 的基础 2017/4/27 生物医学工程基础吴昌强川北医学院 77

1.2 生物力学的发展概况 2017/4/27 生物医学工程基础 吴昌强 川北医学院 7 伽利略•卡里勒（1564-1642） 曾是医学专业学生，用单摆度量人的心率 威廉•哈维（1578-1658） 证明了血液流动的单向性，提出了血液循环的概念 雷内•笛卡儿（1596-1650） 发现因身体暴露而减轻体重，奠定了新陈代谢研究 的基础

1.2生物力学的发展概况 OG.A.Borelli (1608-1679) 意大利数学家、天文学家和医学家，第一个推导出 天体以椭圆路径运动的原因，其专著《论动物的运动》， 阐明了肌肉的运动和身体的动力学问题，研究了鸟的飞 行，鱼的游动，和心脏和肠的运动。 ●Robert Boyle(1627-1691） 研究了肺，阐述了水中的气体与鱼类呼吸的关系。 ●罗伯特虎克(1635-1703) 虎克定律，细胞。 2017/4/27 生物医学工程基础吴昌强川北医学院 8

1.2 生物力学的发展概况 2017/4/27 生物医学工程基础 吴昌强 川北医学院 8 G. A. Borelli（1608-1679） 意大利数学家、天文学家和医学家，第一个推导出 天体以椭圆路径运动的原因，其专著《论动物的运动》， 阐明了肌肉的运动和身体的动力学问题，研究了鸟的飞 行，鱼的游动，和心脏和肠的运动。 Robert Boyle（1627-1691） 研究了肺，阐述了水中的气体与鱼类呼吸的关系。 罗伯特•虎克（1635-1703） 虎克定律，细胞

1.2生物力学的发展概况 ●S.Hales(1677-1761) 测量了马的动脉血压和动脉血管的膨胀特性。提出 了血液流动的外周阻力的概念。 ●莱昂哈得欧拉（1707-1783) 提出了脉搏波传播方程。 Jean Poiseuille (1799-1869) 医学专业学生，创造了用水银压力计测量狗的主动 脉血压的方法，发现了粘性流的Poiseuille定律。 2017/4/27 生物医学工程基础吴昌强川北医学院 9

1.2 生物力学的发展概况 2017/4/27 生物医学工程基础 吴昌强 川北医学院 9 S. Hales（1677-1761） 测量了马的动脉血压和动脉血管的膨胀特性。 提出 了血液流动的外周阻力的概念。 莱昂哈得•欧拉（1707-1783） 提出了脉搏波传播方程。 Jean Poiseuille（1799-1869） 医学专业学生，创造了用水银压力计测量狗的主动 脉血压的方法，发现了粘性流的Poiseuille定律

1.2生物力学的发展概况 ●赫尔姆霍茨（1821-1894)》 生物工程之父。能量守恒定律；眼的聚焦机理，彩 色视觉的三色理论；听觉的机理，Helmholtz共振仪；涡 量守恒定理，流体力学的基础；第一次确定了神经脉冲 的传播速度为30米/秒。 ●0.Frank(1889-1980) 1899年提出了关于动脉系统功能的“风箱” Windkessel)模型。 2017/4/27 生物医学工程基础吴昌强川北医学院 10

1.2 生物力学的发展概况 2017/4/27 生物医学工程基础 吴昌强 川北医学院 10 赫尔姆霍茨（1821-1894） 生物工程之父 。能量守恒定律； 眼的聚焦机理，彩 色视觉的三色理论； 听觉的机理，Helmholtz共振仪； 涡 量守恒定理，流体力学的基础； 第一次确定了神经脉冲 的传播速度为30米/秒。 O. Frank (1889-1980） 1899 年提出 了关于动脉系统功能的 “ 风 箱 ” (Windkessel）模型

1.2生物力学的发展概况 E.H.Starling(1866-1927) 通过毛细血管壁的水分的输运，提出了著名的 Starling定律。 ●A.Krogh(1874-1949) 建立了微循环的力学模型，并因此而获诺贝尔奖。 ●A.V.Hill(1886-1977) 关于肌肉收缩规律的研究。通过蛙缝匠肌挛缩实验，建 立了骨胳肌的功能模型。这一创造性的工作使Hl荣获 诺贝尔奖。而且，一直到目前为止，H山模型依然是肌 1办学的主要基硅物医学工程基础吴昌强川北医学院 11

1.2 生物力学的发展概况 2017/4/27 生物医学工程基础 吴昌强 川北医学院 11 E. H. Starling(1866-1927) 通过毛细血管壁的水分的输运，提出了著名的 Starling定律 。 A . Krogh (1874-1949) 建立了微循环的力学模型，并因此而获诺贝尔奖。 A . V . Hill (1886-1977) 关于肌肉收缩规律的研究。 通过蛙缝匠肌挛缩实验，建 立了骨胳肌的功能模型。这一创造性的工作使Hill 荣获 诺贝尔奖。而且，一直到目前为止，Hill 模型依然是肌 肉力学的主要基础