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第一章 生物力学概说 1

第一节 历史的源流 1

第二节 背景和需要 5

第三节 全景鸟瞰 7

第二章 生物力学的力学基础 12

第一节 运动和力 12

2.1.1 质点系动力学和刚体动力学基础 14

2.1.2 刚体动力学在生物力学中的应用 17

2.1.3 量纲和单位 20

第二节 连续介质力学基本知识 21

2.2.1 连续性假说 21

2.2.2 描述连续介质动力的两种方法 22

2.2.3 应力 23

2.2.4 应变应变率 27

2.2.5 变形功和应变能 32

2.2.6 弹性和粘弹性 33

第三节 本构关系——流变学的主题 35

2.3.1流变学的方法学一般原理 35

2.3.2 Hooke（胡克）弹性体 36

2.3.3 牛顿流体和非牛顿流体 37

2.3.4 线性粘弹性体 41

第四节 生物流体力学基础 46

2.4.1 生命现象和流体运动 46

2.4.2 不同层次和不同系统中的生理流动问题 47

2.2.3 流体力学的基本原理 50

2.4.4 流体力学的基本方程 57

2.4.5 量纲分析相似参数 60

2.4.6 生物流体力学的相似性问题 64

第五节 生物传质及其热力学基础 68

2.5.1 热力学的基础定律 70

2.5.2 扩散 74

2.5.3 渗透滤过 77

2.5.4 组织间质中的渗流 80

2.5.5 通过细胞膜的物质输运 80

结语：符号和语法 83

第三章 活组织的力学性质 85

第一节 骨的力学性质 86

第二节 软组织的力学性质 89

3.2.1 软组织的结构要素 89

3.2.2 软组织力学性质的实验方法 91

3.2.3 软组织力学行为的一般特点 93

3.2.4 软组织的本构方程 98

第三节 血管的力学性质 100

3.3.1 血管壁的构造 100

3.3.2 动脉血管的力学性质 102

3.3.3 静脉血管的力学性质 108

3.3.4 微血管的力学性质 110

第四节 关节软骨的力学性质 112

3.4.1 准线性粘弹性本构关系 113

3.4.2 关节软骨的两相模型 114

第五节 生物粘弹性流体 122

3.5.1 流体的粘弹性 122

3.5.2 关节滑液的粘弹性 124

结语：生物流变学的理论和实践意义 127

第四章 肌肉力学基础 129

第一节 骨胳肌、心肌和平滑肌 130

第二节 骨胳肌的微结构和收缩机理 132

第三节 Hill方程和Hill 模型 133

4.3.1 Hill 模型（双元素） 136

4.3.2 三元素模型 138

第四节 心肌的力学性质 143

4.4.1 静息状态下的心肌的力学性质 143

4.4.2 Hill 模型应用于心肌 145

第四节 平滑肌的力学性质 148

结语：需要新概念、新技术 154

第五章 血液流变学导论 155

第一节 血液的流变特性 155

5.1.1 宏观血液流变学的方法学原理 156

5.1.2 血浆的粘度 164

5.1.3 血液的粘性 164

5.1.4 血液的粘弹性 169

第二节 血液非牛顿特性的细观和微观说明 178

第三节 红细胞的运动和变形 182

5.3.1 红细胞的几何形状 183

5.3.2 红细胞沉降——血沉 194

5.3.3 红细胞的可变形性 201

5.3.4 红细胞膜的力学性质 213

5.5.5 红细胞聚集 219

第四节 血液在微血管里的流变特性 223

5.4.1 Fahraeus-Lindqvist效应和Fahraeus效应 223

5.4.2 毛细血管内红细胞的运动和阻力 227

5.4.3 毛细血管和毛细血管网络内红细胞的分布（比积的变化） 237

5.4.4 表观粘度和相对粘度 243

5.5.1 白细胞的力学性质 245

第五节 白细胞的流变行为 245

5.5.2 白细胞在微血管里的流变行为 250

第六节 血小板功能行为的流变学问题 254

5.6.1 血小板的活性与流变学因素 254

5.6.2 凝血过程中血液的粘弹性 256

第七节 血液的本构方程 261

5.7.1 几类粘弹性本构方程的述评 263

5.7.2 可能的选择 272

结语：愿望和现实 274

第六章 心脏力学 279

第一节 心脏的构造和功能 280

第二节 心脏和心瓣的液体力学问题 286

6.2.1 心脏和心瓣流体力学的若干基本问题 287

6.2.2 二尖瓣的运动及其流场 295

6.2.3 主动脉瓣的运动及其流场 301

第三节 心脏的力学模型和泵功能 311

6.3.1 左心室的压力—容积关系 311

6.3.2 左心室的应力和应变 316

6.3.3 心脏的泵功能 321

第四节 心脏与血管系统的相互作用 323

6.4.1 左心与动脉系统的相互作用 323

6.4.2 左心系统和右心系统之间的相互作用 329

第五节 人造心脏瓣膜的生物力学问题 338

6.5.1 人工心瓣的流体力学性能的检测和评价 339

6.5.2 人工心瓣的疲劳寿命问题 344

结语：生物力学在生物医学工程中的位置 346

第七章 血液循环的力学规律 348

第一节 动脉系统的阻力分布和分枝形态Poiseuille定律的应用 355

7.1.1 分枝血管系统的阻力分布 355

7.1.2 血管分枝形态的优化分析 360

第二节 可变形管道内的定常流动 365

7.2.1 弹性直圆柱管里的定常层流 365

7.2.2 血管的应力状态和弹性不稳定性 368

7.2.3 可瘪管流动 379

7.2.4 可变形管道内小扰动的传播 388

7.2.5 三种流动的比较 394

7.2.6 可变形管定常流动的稳定性问题 398

第三节 动脉血管里的脉动流和脉搏波 404

7.3.1 脉搏波 408

7.3.2 直圆柱管内的振荡流 420

第四节 脉搏波在动脉血管系统里的传播 428

7.4.1 传输线理论——线性模型 431

7.4.2 非线性数值模型 448

7.4.3 中医脉象与脉搏波 467

第五节 大动脉里的流动 479

7.5.1 大动脉中流动的一般特点 479

7.5.2 动脉粥样硬化与血液流动的动力特性 487

7.5.3 弯曲对大血管流动的影响 492

7.5.4 分枝管道的流动 501

7.5.5 动脉狭窄的流体力学问题 517

7.5.6 血管分枝、弯曲、截面积突变部位红细胞和血小板的运动 528

第六节 静脉血管里的流动 533

7.6.1 静脉血管的力学性质 534

7.6.2 静脉中的脉动流和波动 535

7.6.3瓣膜对静脉血流的影响 539

第七节 微循环力学 540

7.7.1 微循环的几种构造模式 541

7.7.2 微循环力学参数的在体观测 543

7.7.3 微循环力学问题概述 548

7.7.4 毛细血流与周围组织之间的物质输运 550

第八节 肺血流的力学规律 571

7.8.1 肺血管系统的几何形态 572

7.8.2 肺血管力学性质 577

7.8.3 肺毛细血管组织内的流动——片流模型 579

7.8.4 肺毛细血管组织中血液的表观粘度 582

7.8.5 肺血流的阻力 584

7.8.6 理论的实验检验 584

结语：一个必然的趋势 586

第八章 呼吸力学 591

第一节 呼吸道内的空气流动 591

8.1.1 呼吸道的阻力 594

8.1.2 上呼吸道里的流动 597

8.1.3 呼吸系统的动力学行为 599

第二节 支气管里的对流扩散 601

第三节 肺泡内气体的扩散 605

第四节 肺泡和毛细血流之间的气体交换 607

8.4.1 通过膜的气体扩散 608

8.4.2 肺泡-红细胞之间的气体交换 610

8.4.3 扩散容量的实验测定 612

8.4.4 肺通气量与血流量的关系 614

第五节 肺功能的宏观评价 615

第六节 肺呼气流量极限 618

第九章 器官力学的几个不同方面 623

第一节 耳蜗力学 624

9.1.1 耳蜗的解剖特点和超微结构 625

9.1.2 耳蜗管内的波传播 627

9.1.3 小振幅下的非线性响应 632

第二节 脊柱力学 634

9.2.1 脊柱的力学性质 635

9.2.2 腰椎的受力分析 641

9.2.3 脊柱的冲击损伤 645

第三节 肺的冲击损伤 647

9.3.1 冲击和弹性波 647

9.3.2 冲击载荷引起的肺水肿 650

9.3.3 关于冲击损伤引起肺水肿的机理 652

结语：方法概念诀窍 654

第十章 应力和生长 658

第一节 从零应力状态到应力——生长假说 659

第二节 软组织和器官的重建 665

10.2.1 心脏肥大 665

10.2.2 肺的重建 665

10.2.3 血管的重建 666

第三节 结构——功能适应性原理在骨生物力学中的体现 668

10.3.1 骨折的愈合 670

10.3.2 骨组织的重建 672

第四节 流体动力对细胞生长的影响 675

10.4.1 血液流动对血管内皮细胞的影响 675

10.4.2 流体动力对离体培养的血管内皮细胞生长的影响 678

结语：未来的新天地 684