生物力学与基因-献给周培源教授诞辰100周年

生物界包罗万象,其中有力的作用,所以有生物力学.自Galileo,Harvey, Boreli, Hooke, Euler,Young等创始以来,生物力学阐明了鸟飞鱼游,人体运动,血液循环,人工脏器等,对人世社会,有所贡献.生物力学的基础是质点力学,传统地用连续体力学的概念来简化.但近年做生物组织在应力的作用下改造的问题,引起了必须更改传统连续体力学的几个公理的问题.我们将仔细讨论这些公理,然后指出新公理存在的理由,是由于基因在细胞里的日常工作.基因不单主宰遗传,变异;并且忙着控制日常生活.不过,现在仅见其端倪.详细的情形,要等将来来阐发了.      

生物力学学术动态

为了促进生物力学这门新兴边缘学科的发展,活跃学术空气,上海市力学会生物力学专业组制订了1981年生物学术活动计划,其主要内容有:人工假体、骼骨、髋关节、膝关节的生物力学分析,骨骼及器官的材料性质的研究,骨折的愈合及中西医结合治疗,人体软组织     

生物力学方向座谈会在京举行

中国生物物理学会于1982年1月6—9日在北京召开了生物力学方向座谈会。这次座谈会是在近年来我国开展生物力学研究已有初步基础,继1981年第1届全国生物力学学术会议(上海)和第4届国际生物流变学会议(东京)以后,为了使有关人员对生物力学方向的一些      

细胞粘附的生物力学研究进展

介绍了细胞粘附的生物力学领域的进展和基本概念,对生物力学中这一新领域的研究进行了评价．同时对力学分析方法和试验方法给予评论,而这些方法示明：细胞粘附的生物力学研究趋势是从细胞力学至分子力学,而在不久将来将进入微观力学范畴     

应力波传播、材料动态响应及定量无损检测

在现代工程技术中,应力波的传播有着十分重大的意义,因为它提供了在不透明材料中无损检测缺陷和非均匀性的主要方法;并提供了研究在与冲击和爆炸有关的动态载荷条件下材料响应的唯一方法。象核反应堆安全、集成电路检测及装甲侵彻等各种技术的进展,强烈地取决于模拟应力波传播和改进表征材料动态响应特性等方面的进展.在包括油藏勘探、地震监测以及预测因地震和爆炸载荷而产生的地壳运动等岩土工程和地球物理学应用的广阔范围里,应力波起着主要的作用.固体中应为波的固有复杂性(即三个波速、各向异性及非均匀性),以及涉及强载荷应用中重要的非线性,使得模拟应力波现象方面的进展,决定性地取决于大规模的计算.日益增多的超巨型计算机,为模拟包括象各向异性、非均匀性、缺陷、非线性和滑移界面等复杂性质的三维现象,提供了取得进展的优越机会.为了进行这些计算,为了获得声学映象(这需要逆问题的算法.在这些间题中,缺陷的尺寸和形状,以及密度和弹性模量的变化,都是用超声波探测所关心的区域而得到的),必须研究精确而有效的算法。为了可靠地测定所需的几何特征和材料特性,改进超声源和接收器的性能表示法是不可或缺的.对材料的动态非弹性响应作进一步了解,是实现所形成的计算能力的全部好处的关键.应变率敏感度、剪切应变局部化、裂纹扩展、形成双晶以及相交,全都是必须在应用动态载荷的情况下加以模拟的若干力学响应问题.对材料行为的这些问题的基础实验,与实验的计算机模拟相结合,必将导致对基本机理了解的重大进展,并由之改进用于计算的模型.      

第二届欧洲生物力学学会会议文摘

该会议于1979年9月13—15日在法国Strasbourg举行,分五大组进行交流:A.骨骼和软骨生物力学,B。接骨生物力学,整形装置及材料;C.骨骼愈合的电磁刺激;D.关节生物力学,修复和固定;E.心血管生物力学。有关论文的摘要或题目已登载于J.Biomcch.,13,9(1980):795—812。      

体育运动生物力学:临床与研究展望

<正> 本报告的目的是:①评述体育运动生物力学的发展;②指出体育运动生物力学工作者所关心的主要领域(或课题);③介绍近期临床与研究活动的例子;④展望未来的情况。 1 体育运动生物力学的发展 体育运动生物力学起源于Marey,Muybridge,Hill和Fenn这些先驱者们关于人体运     

《生物工程手册》

编纂《生物工程手册》的意图,是对生物工程中意义最重大的诸多课题做出最新评述.本手册包含41章,每章都由该方面的公认权威撰写.目录附于本书评之后. 这样一部大著如何取材选题颇为困难,不可避免地会反映编者的兴趣.本手册的重点是生物力学.对硬组织和软组织的力学,心血管系统力学,肺力学和矫形力学论述得详尽透彻.也包含了一般人较生疏的若干应用,例如耳蜗力学,子宫力学和前庭力学. 这并非说本书取材范围只限于生物力学诸课题.也有几章专门讲人工器官、测量技术等      

基于肌骨动力学与有限元耦合模型的脊柱生物力学研究应用进展

由于现代生活方式的改变与人口老龄化,近年来脊柱疾病发病率急剧升高。生物力学研究是评估脊柱相关疾病的重要内容,通过建模仿真的方法探究脊柱生物力学一直是重要的手段之一。目前,结合肌骨模型与有限元的方法成为脊柱生物力学的研究热点,因此,本研究对国内外使用肌骨模型与有限元相结合的方法探究脊柱生物力学特征的文章进行调研,系统阐述了该方法在脊柱相关疾病方面的临床应用进展,总结基于这种方法的建模方式,包括加载方法、杨氏模量、泊松比等参数设置,以及使用该方法在脊柱相关疾病上的评估应用。结果表明：基于肌骨动力学与有限元的方法,对探究人体在体运动时脊柱组织层面的应力应变、椎间盘内压力(intervertebral disc pressure, IDP)等情况,提供了一种多尺度评估方法,但该种方法目前存在模型构建时间长、研究动作单一、需要验证模型有效性不足等问题,是未来脊柱生物力学领域研究需要研究的方向。     

生物力学与骨组织工程

组织工程是生物工程中的一个重要部分,是多学科交叉而形成的新兴工程技术学科．从生物力学角度研究组织工程有特殊意义,因为生物力学在生长、重建和成形方面发挥着极其重要的作用,而组织工程需要这些知识来研究和制造组织．文章介绍了组织工程的概念和生物力学的作用,主要讨论骨的生长、重建、成形和骨的组织工程中的一些重要问题      

生物力学的发展——第1届全国生物力学学术会议述评

第1届全国生物力学学术会议于1981年7月20—23日在上海复旦大学举行。这次会议由中国力学学会、中国生物医学工程学会主办,并委托上海力学学会、上海生物医学工程学会与复旦大学联合召开。这次学术会议是我国生物力学学术界的一次空前盛会。参加这次会议的有来自各高等院校,科研机构、医院以及其他有关部门的代表156名(包括列席代表65名),他们中有力学工作者,医学生理      

波动数值模拟中的外推型人工边界条件

当前波动数值模拟中的人工边界条件(artificial boundary condition, ABC)数量繁多, 但用于串联它们的理论及公式体系还需进一步完善, 以便在复杂波动问题模拟中更准确地选取ABC并评估其性能. 本工作发展一种外推型人工边界条件理论, 将一系列利用临近边界一组节点在前若干时刻的运动来外推人工边界节点运动的经典ABC纳入一个体系. 这些ABC包括廖氏透射边界(multi-transmittig formula, MTF)、旁轴近似边界、Higdon边界以及Givoli-Neta、Hagstrom-Warburton、AWWE辅助变量边界等. 针对现有边界公式存在的不足, 分别提出一种引入多个人工波速进行优化的MTF公式(离散公式)和一种定义在统一局部坐标之上并采用多个人工波速作为控制参数的统一Higdon边界公式(连续公式或微分方程形式ABC), 作为外推型ABC的两个基本公式. 这二者是最简单实用的外推型ABC, 其他同类ABC大多可以由它们转化得到, 或者通过某种等价的中间形式与之相关联. 数值试验证实了理论的正确性, 并初步展示了多人工波速ABC比传统单一人工波速ABC所具有的优势. 研究结果不仅具有重要理论价值, 还为更好地解决具有差异较大的多种物理波速的复杂波动, 如大纵横波速比的软土介质中波动或海洋声学、 气象学中的频散波动等的ABC问题提供了实用方法.      

运动生物力学发展现状及挑战

狭义的运动生物力学特指人体运动中的生物力学,主要解决竞技体育领域中如何提高运动成绩和减少运动损伤的问题.随着相关学科的融合和发展,当前运动生物力学的研究已扩展到与人类运动相关的生物学、医学、力学等学科领域.近年来,智能测试、大数据分析、人工智能等技术快速发展,对运动生物力学实验、仿真方法产生了重要的影响,在不断拓展和深化着该学科的研究内容和方向的同时,也对运动生物力学发展提出了新的挑战.本文综述了近年来运动生物力学领域的研究现状,并指出了相关研究方向的关键问题及发展趋势:在理论建模和模拟仿真计算方面,肌肉本构理论及肌肉力计算准确性是重点和难点;实验测试的新技术在竞技体育运动项目中的应用研究中扮演重要角色,其中基于深度学习的人体关键点检测算法在解决竞技体育的非接触测量方面有突破性进展;对于骨、韧带、软骨、肌肉等组织的宏观损伤机制认识不断清晰,但对于其早期损伤预测以及跨尺度损伤发生机制的研究仍有待深入;智能可穿戴装备、人工智能等新技术开始应用于运动生物力学研究及实践,成为目前运动生物力学领域最具活力的研究方向之一.本文的综述表明当前运动生物力学研究越来越向智能化、个体化、定量化发展,并正在...     

生物力学未来研究的需要(Ⅱ)

3.1 引言——呼吸生物力学的范围呼吸为每个活细胞供应氧气并排除CO_2。它是一种遵循力学定律的质量输送现象。心、肺、血管的功能,是来回地给身体细胞输入和输出气体和水。每个细胞的生存都要依靠呼吸。因此,呼吸器,肺的健康和疾病,细胞的呼吸,细胞的健康,细胞对气体和水流量变化的反应,细胞的与生化和应力场有关的生长和变化,都是呼吸生物力学的研究对象。呼吸生物力学的范围列于表1。      

动脉压对静脉血管壁周向应力分布的影响

自体静脉是病变动脉管段常用的替代物。移植后因承受压力急剧升高引起的静脉管壁应力改变是影响移植手术的主要因素之一。为了比较移植前(静脉压作用下)和移植后(动脉压作用下)静脉管壁的周向应力分布，本文通过检测一定轴向伸长比条件下静脉管的p(压力)——V(容积)试验数据，利用3参数的应变能密度函数对实验数据进行拟合，进而求得静脉管壁的残余应力和沿血管壁的周向应力分布。对狗的股静脉和颈静脉的分析结果表明，在动脉压作用下静脉管壁周向应力将急剧增大。与处于静脉压环境相比，处于动脉压环境中的颈静脉管周向应力将增大差不多2个数量级。计算结果还显示，静脉管壁残余应力的数值虽然比动脉管壁的相应值小很多，但是与动脉管相同，血管壁残余应力依然对静脉管壁上的周向应力分布影响显著，残余应力的存在将大大削弱在静脉管内壁处的周向应力集中，使周向应力沿静脉管壁厚的变化梯度明显减小。     

人体上体系统振动生物力学模型研究

基于分析力学基本原理 ,结合人体上体系统实际状况 ,从动力学普遍方程推导了人体上体系 5自由度的振动生物力学模型。通过软件仿真 ,自动地生成动力学微分方程表达式 ,避免了复杂的人工推导 ;并通过数值分析 ,模拟了人体对不同振动类型的响应 ,研究了人体上体的振动特征。所得结果对说明人体坐姿式在振动环境下舒适性以及进一步研究有关人体的振动有一定的指导意义 ;利用提出的模型与仿真软件能够实现对座椅结构参数的优化。     

人工膝关节置换中的生物力学研究进展

膝关节是人全身最大最复杂的关节, 它的任何一个主要组成部分的损坏都会引起膝关节的反常运动, 久之软骨和半月板发生磨损、变性而形成骨性关节病, 从而影响人的日常生活. 通常采用的方法是进行膝关节矫形或置换, 对严重病变的膝关节, 则采用全膝置换手术.随着人工膝关节置换成为非常普遍的外科手术, 与膝关节假体相关的研究也越来越多的被人所关注. 从生物力学角度对人工膝关节假体的类型和材料、假体生物力学性能的理论和实验研究、骨重建的理论模型、骨整合的理论和实验、与理论和实验相关的有限元分析模型等几个主要方面进行了详尽的综述. 同时, 指出了人工膝关节置换和目前研究中存在的问题,并对其未来的发展方向进行了一定的预测.      

关于我国生物力学发展的几点意见

如果说生物力学的崛起（６０年代中期到８０年代初）是它的第一次高潮,那么,跨世纪之际,生物力学和生物医学工程正处于第二高潮之中．其特点是：由宏观向微观深入,宏观和微观相结合,宏观与微观并进;生物力学方法和生物化学方法相结合;生物力学更深入于医学（临床和基础两个方面）,深入于生物医学工程的多个领域（如生物医学材料）,尤其是一些新生的前沿领域（如组织工程、生物功能材料、生物芯片、新型生物传感器等）;并扩及生物化学工程领域之中． 我国的生物力学是在生物力学的开创者冯元帧教授推动下从无到有生长起来的,在此…     

自体静脉移植血管的拉伸实验研究

本文考察了自体移植静脉的纵向应力应变关系。将狗股静脉移植于股动脉，在术后不同时间切取移植静脉进行纵向单轴拉伸实验。结果表明，移植静脉的应力－应变曲线比正常静脉靠近应力坐标轴并在术后逐渐向左移动。这显示了移植血管管壁组织在术后的逐渐硬化。     

关节的润滑作用

近二、三十年来,在工程师、医师和生物学家日益增加的协作下,对关节的生物力学的理解和应用,有了巨大的进展。举几关节的摩擦、承受负荷时的力学研究、润滑作用机制的探索、人工关节和生物材料的制作及其临床应用等方面均有了很多成就。本文仅就关节的摩擦学(Tribology)中的润滑作用[1]作一综述,供这个领域中的工作者参考。