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...     

运动生物力学的力学模型问题

运动生物力学是研究与人体运动有关的力学问题。其中将人体抽象成多刚体系统研究其整体动力学规律的部分可以看作是在经典刚体动力学基础上发展起来的一般力学分支。这门学科最早可追溯到1894年对自由下落猫转体运动的研究。近年来为了适应体育科学、宇航技术以及仿生技术的要求而有了很大的进展。本文综述按经典力学观点建立人体力学模型的若干问题。     

从生物力学到力学生物学的进展

本文介绍了现代生物力学的发展历程和冯元帧先生的贡献、力学生物学的概念与发展以及我国生物力学的发展历程和力学生物学的研究新进展;思考了从生物力学到力学生物学的进展与现状;展望了我国生物力学学科发展的愿景.     

Advance from biomechanics to mechanobiology

本文介绍了现代生物力学的发展历程和冯元帧先生的贡献、力学生物学的概念与发展以及我国生物力学的发展历程和力学生物学的研究新进展;思考了从生物力学到力学生物学的进展与现状;展望了我国生物力学学科发展的愿景.     

从生物力学到力学生物学的进展

本文介绍了现代生物力学的发展历程和冯元帧先生的贡献、力学生物学的概念与发展以及我国生物力学的发展历程和力学生物学的研究新进展;思考了从生物力学到力学生物学的进展与现状;展望了我国生物力学学科发展的愿景.     

干细胞的生物力学研究

干细胞生物力学作为生物力学的重要分支和前沿学科,近年来在力学-生物学、力学-化学耦合等方面取得了重大进展,已成为生物力学乃至生物医学工程最活跃的领域之一,并对发育生物学、干细胞生物学、组织修复、再生医学等相关领域产生重要影响.干细胞具有独特的力学性质,可感知、传递、转导和响应生理力学微环境的改变,从而调控干细胞的生长、分化等功能,体现出典型的力学-生物学耦合特征.本文将对干细胞的力学性质与细胞力学模型、在体力学环境对干细胞生长和分化的影响、干细胞对外界力学刺激的响应等方面加以综述.     

Biomechanics of stem cells

干细胞生物力学作为生物力学的重要分支和前沿学科,近年来在力学-生物学、力学-化学耦合等方面取得了重大进展,已成为生物力学乃至生物医学工程最活跃的领域之一,并对发生物学、干细胞生物学、组织修复、再生医学等相关领域产生重要影响.干细胞具有独特的力学性质,可感知、传递、转导和响应生理力学微环境的改变,从而调控干细胞的生长、分化等功能,体现出典型的力学-生物学耦合特征.本文将对干细胞的力学性质与细胞力学模型、在体力学环境对干细胞生长和分化的影响、干细胞对外界力学刺激的响应等方面加以综述.     

第1届世界生物力学大会预告

<正> 会议由国际指导委员会组织,东道主是美国生物力学全国委员会。内容涉及生物力学的所有方面,包括实验,临床,体育医学和理论等,学科领域有:心血管力学;肌肉骨骼力学;矫形学;细胞的性质与能动性;运动力学;创伤研究;血液流变学;应力与生长的相互作用;牙科力学;步态分析;组织工程;微循环;软组织流变学;肌肉力学;分子力学。      

用光测法研究颈段脊柱的应力状态

本文用光测力学实验方法研究了人体颈段脊柱的应力场和位移场。并且从生物力学角度进行了理论分析和讨论,实验结果与理论分析和医学统计相符,从而为研究颈椎病发病机制提供了力学依据。     

力学的一个新天地——气功与特异功能中的力学

近年来,有不少力学工作者在探索力学的新园地,生物及医学中的力学问题引起了人们越来越多的注意.本文拟谈谈生物力学中的一个分支:气功与特异功能中的力学问题.这是一块尚未开发的处女地.一旦开发出来,将成为力学的一个新天地.可以把生物力学按下表划分为几个层次: ...     

四川大学力学学科简介

四川大学力学学科前身是1954年成立的成都工学院力学教研室。在康振黄、冯广占、陈君楷、宁交贤等老一批科学家与知名学者的带领下,力学学科得到了进一步的建设和发展。1978年恢复建立工程力学系,1986年获得固体力学博士学位授予权,1992年固体力学被评为四川省重点学科。1995年获准建立生物力学工程四川省重点实验室。特别是自2003年以来,以谢和平院士为学术带头人的中、     

过载性损伤与防护生物力学

损伤与防护生物力学(injury and protection biomechanics)是研究生物组织或器官损伤机理及其防护方法的一门交叉性学科,属于现代生物力学的重要分支.其研究目标是降低载荷环境下组织或器官的损伤程度,主要内容包括载荷造成生物组织和器官的损伤机制、损伤耐受极限以及损伤过程中的生物力学动态响应、如何改善组织和器官所处的力学环境降低其损伤程度、有效的防护装备优化设计思路.高过载性载荷由于其作用短时性和爆发性具有较高致命性, 因此,人在过载环境下的抗损伤能力已越来越成为航空器研制、汽车性能提升、运动员竞技能力提升与充分发挥的瓶颈;尤其是更快、更灵活新型飞机的出现,超音速弹射救生、大过载高增长率的机动飞行防护等问题向损伤与防护生物力学研究提出了新的挑战,同时也为损伤与防护生物力学的发展提供了新发展机遇.随着科技不断进步,航空航天、交通事故、体育运动乃至日常生活中老年人跌倒等过程中人体冲击过载性损伤越来越呈现发生率高、防护效率低等问题,一方面由于人体耐限实验会造成损伤而难以获得真实数据,另一方面生物组织具有复杂非线性及黏弹性、可再生和重建特性,涉及到如何精准描述生物组织或器官的本构关系、组织解剖学特征与其力学特性之间相关性,建立不同尺度的组织或器官损伤机理与耐受极限、防护方法及防护装备设计准则.为此,本文将主要总结过载性损伤与防护生物力学的主要研究内容和研究方法,并在此基础上针对人体在复杂过载环境下的损伤类型、损伤机制(包括生物力学和力学生物学响应)、损伤耐限及防护方法进行回顾,包括近年来该领域国内外的主要进展, 并提出该领域发展趋势.过载性损伤与防护生物力学研究对于保障和提高复杂过载环境下人体安全性具有重要意义,可为解决航空航天、交通、体育运动中广泛涉及的骨肌多轴向损伤评价方法与标准制定提供科学依据,对指导防护装备优化设计具有重要理论价值,同时该方面研究在工程仿生材料和防护装备方面具有潜在实用价值和广阔应用前景.      

生物力学——进展和趋向

今天,生物力学的发展似乎进入了一个新的时期。它有什么特点?未来如何?这是一个引人关注的问题。要回答这个问题,回顾一下它的过去是必要的。生物力学的发展大体可分三个时期。Ⅰ.“前学科”时期生命现象中力学问题的研究由来已久,可以追溯到亚里士多德.但成为一门独立的学      

人体腰椎生物力学的某些基本问题

本文就人体腰段脊柱生物力学的某些基本问题的研究现状与进展进行述评。介绍了腰椎各组成部分包括椎体、椎间盘、椎弓、韧带以及脊髓的力学性能,对其运动学和运动力学进行了讨论,最后就腰椎的力学模型主要是有限元模型的研究作了简单的回顾。      

汽车工程中的若干力学问题

汽车的设计、开发和使用离不开力学.简述汽车的发展历史、主要组成及其性能.介绍汽车工程中的几个关键力学问题,包括汽车轮胎力学、行驶稳定性分析、驱动与阻力、振动与噪声、碰撞力学与车身耐撞性、撞击损伤生物力学、行人保护力学等.展望了汽车工程中需要关注的力学问题.     

全国心血管动力学讨论会

生物力学是力学与生物学、生理学、医学相互渗透而形成的一门边缘学科。我国在这方面的研究工作起步晚,基础较差。为提高这个领域的研究工作,中国力学学会于1982年7月下旬在贵阳市召开了心血管动 ...     

全国心血管动力学讨论会

生物力学是力学与生物学、生理学、医学相互渗透而形成的一门边缘学科。我国在这方面的研究工作起步晚,基础较差。为提高这个领域的研究工作,中国力学学会于1982年7月下旬在贵阳市召开了心血管动     

有限元法在下肢肌骨系统生物力学研究中的应用进展

随着各学科交叉融合不断深化,有限元法因其高效、精确、便捷等优点被广泛用于下肢肌骨系统生物力学研究,促进了临床个体化治疗、康复辅具、智能可穿戴等领域的发展,具有广阔的应有前景。以Web of science、PubMed、CNKI数据库为数据来源,“finite element and (lower limb or lower extremity or leg)”为英文检索词,“有限元、下肢”为中文检索词检索2018—2022年以下肢为重点的有限元研究。本研究系统阐述了有限元法在骨折预测及风险评估、骨折固定方法及固定器械力学分析、关节置换术评估中的临床应用,并探究了有限元法在骨应力分析、康复辅具力学分析、下肢-织物模型力学分析中的研究及应用。结果表明：有限元法可以建立符合生物力学理论的下肢模型,模拟计算各种工况,反映人体组织内部结构的应力应变情况,推动了临床医学个体化治疗研究的深入,促进了下肢康复辅具、智能可穿戴产品向智能化发展。未来的研究应着重提高有限元计算精度,将高精度测量技术、多体动力学肌骨模型与有限元法结合、建立人体-织物有限元模型,进一步促进下肢肌骨系统生物力学研究的广度和深度...     

连续力学入门

《连续力学入门》(A First Course in Continuum Mechanics 1969,1977 Prentice-Hall)一书是国际知名的固体力学、气动弹性、生物力学专家冯元桢教授所写的一本教科书.目前正进行中的译本是根据1977年版译出. 本书是专为力学专业的学生及研究生初学连续力学所写.它为学习流体力学、固体力学、生物力学、材料科学以及其它学科提供了有关连续力学的坚实基础.作者认为,     

中国科学院力学研究所2004年科研工作总结与思考

2004年,力学所以国家科技中长期规划和中国科学院中长期科技发展规划的制定为牵引,以筹划进入中科院院“三期”创新、争取承担“十一五”国家和中科院重大科研项目为动力,持续、多层面地进行了研究所发展规划的论证．在此基础上提出了发展蓝图,即6个主要的学科方向(微重力科学和空间技术、高温气体动力学与跨大气层飞行、微尺度力学与微系统、工艺力学与材料设计、海洋与环境工程、生物力学与生物工程),4个科研平台(微重力科学平台、高超声速飞行技术平台、微／跨尺度力学平台、海洋工程研究平台)．包含的基本科学问题是复杂介质和极端条件下的力学行为．