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生物力学为以应用物理学及工程学的概念来描述身体骨骼肌肉系统的运动，以及在正常或异常受力状态时力与运动之间的相互关系。
　　
　　本书编排由简入繁，共分为八个章节，首先从静力学、动力学等基本工程理论开始，并逐步介绍骨骼肌肉系统与相关组织，包括骨骼、软骨、肌肉、肌腱、韧带与口腔咬合等之生物力学；接着以生物力学基本原理的角度来介绍上肢肩、肘与手腕关节生物力学、下肢髋、膝与足踝关节生物力学、嵴椎结构及颞颚关节等部位的运动学及运动力学；最后以临床应用实例，包括人工关节置换、嵴椎固定手术、创伤骨折、复健辅具与牙科植体等应用来引导读者将生物力学学问应用在临床医学或工程之中。这些都是属于应用生物力学的基本章节，并未深入探讨其他相关的课题，主要目的是希望带给读者更全面、完整的生物力学重要基本知识，并以这些知识为基础，开拓临床应用的康庄大道。

《仿生工程学前沿：结构、材料与智能系统》 图书简介 本书聚焦于当今仿生工程领域最激动人心的交叉前沿，系统性地探讨了如何从自然界中汲取灵感，设计、制造和优化新一代工程系统、材料与机器人技术。全书结构严谨，内容前沿，旨在为高等院校的工科学生、研究人员以及致力于将生物学原理应用于工程创新的工程师提供一份详尽而深入的参考指南。 第一部分：仿生结构与力学优化 本部分深入剖析了自然界中结构形态与功能之间的精妙耦合关系，重点阐述了如何将这些最优化的设计原理转化为宏观和微观的工程结构。 第一章：自然界中的分形与多尺度结构 从雪花的几何构造到树木的枝干分布，分形几何在自然界中展现出卓越的效率。本章首先梳理了分形理论在结构优化中的应用基础，随后详细介绍了如何利用自相似性原理设计具有高强度重量比的工程框架。重点讨论了如何通过控制裂纹扩展路径来提高材料的韧性，例如模仿贝壳的砖墙结构，以及如何利用层级结构来优化热传导和流体阻力。内容涵盖了分形天线的设计原则，以及在建筑工程中实现轻量化和抗震性能增强的新方法。 第二章：弹性变形与智能铺层设计 自然界中的许多生物组织（如植物的茎干、昆虫的翅膀）能够承受极大的应变而不发生永久性形变。本章深入研究了生物组织的超弹性特性，特别是其中的非线性弹性行为。我们将探讨铺层角度对复合材料整体力学性能的影响，并介绍如何利用梯度材料设计来模拟肌肉与骨骼之间的过渡区域。核心内容包括分析屈曲现象在微结构中的应用，例如模仿干燥的松果，通过湿度变化实现主动形变。此外，还详细论述了如何设计具备自适应刚度的结构，使其能够根据外部载荷条件实时调整其力学响应。 第三章：流体动力学与表面微织构 本部分的核心在于理解生物如何高效地在流体（空气或水）中运动。我们将从鱼类的流线型体态和鲨鱼皮肤上的微小皮齿（Dermal Denticles）入手，系统分析表面纹理对边界层控制的影响。详细介绍了如何复制这些微观结构来减少水下航行器的阻力，并探讨了“超疏水性”和“粘附性”表面的仿生设计。在空气动力学方面，重点讨论了鸟类和昆虫翅膀的扑翼机制，以及如何将这些非定常流体动力学原理应用于无人机（UAV）的推进系统设计，实现低能耗悬停和快速机动。 第二部分：生物启发材料与功能集成 本部分转向材料科学领域，探讨如何从生物矿化、蛋白质自组装等过程中汲取灵感，创造出具有非凡性能的新型智能材料。 第四章：生物矿化与高性能复合材料 珍珠母的形成过程是自然界中构建高韧性陶瓷/聚合物复合材料的典范。本章详述了“硬模板组装”和“软模板组装”技术在合成仿生无机材料中的应用。重点分析了羟基磷灰石的生物相容性生长机制，并介绍了如何通过精细控制无机相的尺寸、形貌和排列来调控材料的机械强度和生物活性。探讨了仿生骨小梁结构在骨科植入物制造中的应用，以及如何通过模仿珊瑚的孔隙结构来设计高性能的吸能材料。 第五章：自修复与形状记忆聚合物 生命系统具备卓越的自我修复能力。本章详细介绍了模仿细胞膜或伤口愈合机制的聚合物系统。内容包括空腔填充型、微胶囊释放型以及动态共价键网络型自修复材料的化学基础和力学表征。此外，还深入探讨了形状记忆聚合物（SMPs）的设计原理，特别是如何通过引入生物分子或利用生物相容性交联剂来提高其在生物环境中的应用潜力，实现可控的形状恢复过程，这对于微创手术器械的开发至关重要。 第六章：智能响应性材料的刺激耦合 本章聚焦于那些能对环境变化做出快速、可逆响应的材料系统。我们分类讨论了对光、温度、pH值和电场敏感的仿生材料。例如，如何模仿含羞草对触碰的反应，设计出具备快速应激响应的软体执行器。详细分析了基于离子凝胶和导电聚合物的生物电子学界面材料，这些材料能够有效地在生物信号（如神经电信号）和电子设备之间进行高效的能量或信息转换。 第三部分：仿生智能系统与控制 本部分将结构和材料的知识整合，探讨如何构建具有生命系统特征的智能机器人和控制系统。 第七章：软体机器人与柔性驱动机制 突破传统刚性机器人的限制，软体机器人在适应复杂环境和人机交互方面展现出巨大潜力。本章系统地介绍了模仿蠕虫运动、章鱼触手抓取等生物机制的驱动技术。核心内容包括流体驱动系统（如气动/液压网络），电活性聚合物（EAPs）驱动，以及磁场响应性材料在微观尺度软体系统中的应用。深入讨论了如何通过分布式传感和反馈控制，赋予软体系统自主运动和抓取复杂物体的能力。 第八章：群体智能与分布式感知网络 昆虫群落（如蚁群、蜂群）展现出的高效决策能力是群体智能仿生的主要研究方向。本章探讨了基于简单局部规则的去中心化算法，以及这些算法如何应用于机器人集群的任务分配、路径规划和协同构建。重点分析了如何模仿生物信息素的扩散和感知机制，建立鲁棒的、无需中央指挥的分布式传感和监测网络，适用于环境监测和大规模搜救任务。 第九章：仿生感知与神经形态计算 本章探讨了人造感官系统如何模仿生物神经系统的效率和适应性。详细介绍了视觉系统中的事件驱动型相机（DVS）设计，以及它们如何模仿视网膜的感光细胞，实现对快速动态场景的高效捕获。此外，深入探讨了神经形态硬件，即模仿神经元和突触工作原理的芯片设计，旨在实现低功耗、高并行性的认知计算，为未来的边缘AI设备提供新的思路。 本书的撰写力求语言精确、论证严密，并通过大量工程实例和最新研究进展，揭示仿生学作为跨学科创新引擎的巨大潜力。

作者简介

欧耿良 教授

　　现职：
　　台北医学大学口腔医学院院长
　　台北医学大学特聘教授
　　台北医学大学医学工程学院筹备主任
　　台北医学大学生医材料暨组织工程研究所教授
　　台北医学大学 生医器材研发暨产品试制中心主任
　　台北医学大学 生医植体暨微创医疗研究中心主任
　　北海道医疗大学客座教授
　　永义防癌基金会董事
　　台湾口腔医学工学会理事长
　　台湾金属热处理学会理事
　　台湾生物力学学会监事

　　学经历：
　　科技部生物处副召集人
　　中华电浆学会常务理事
　　台北医学大学生医材料暨组织工程研究所副教授
　　国立交通大学机械工程研究所博士

魏鸿文 教授

　　现职：
　　中原大学医疗器材科技转译中心协同主持人
　　阳明大学物理治疗暨科技辅具系兼任助理教授
　　台湾骨科器材发展协会理事
　　台湾创新医疗器材发展协会理事
　　生医器材研发暨产品试制中心顾问

　　学经历：
　　合一生技投资股份有限公司医疗器材投资经理
　　阳明大学人工关节研发中心副主任
　　阳明大学人工关节研发中心专任助理研究员
　　阳明大学医学工程研究所毕业
　　清华大学动力机械系毕业

第一章 生物力学简述    
1.1　生物力学定义
1.2　生物力学转译应用
1.3　基本材料力学
1.4　生物力学基本概念
1.5　生物力学应用
1.6　材料试验分析仪器
参考文献

第二章 骨骼与软骨生物力学    
2.1　骨骼形成及组成
2.2　成熟骨骼之分类及功能
2.3　骨骼的力学特性
2.4　关节软骨解剖构造
2.5　软骨组织分类
2.6　关节软骨的结构与功能
2.7　软骨下骨
2.8　关节软骨生物力学特性
2.9　退化性关节炎
参考文献

第三章 软组织生物力学    
3.1　软组织的生物力学特性
3.2　肌肉生物力学特性
3.3　肌腱生物力学特性
3.4　韧带生物力学特性
3.5　关节软骨生物力学特性
参考文献

第四章 下肢关节解剖与生物力学    
髋关节
4.1　髋关节之骨骼解剖与关节组成
4.2　髋关节之韧带组成
4.3　髋关节的运动范围
4.4　髋关节生物力学
4.5　髋关节之稳定度
膝关节
4.6　膝关节之骨骼解剖与关节组成
4.7　膝关节之韧带与肌肉组成
4.8　膝关节生物力学
踝关节
4.9　踝关节之骨骼解剖与关节组成
4.10　踝关节之韧带组成
4.11　踝关节之活动幅度
4.12　踝关节之生物力学
4.13　踝关节的稳定性
参考文献

第五章 上肢关节解剖与生物力学    
肩关节
5.1　肩关节之骨骼解剖与关节组成
5.2　肩关节之韧带组成
5.3　肩关节之运动范围
5.4　肩关节之稳定结构
5.5　肩关节之力学分析
肘关节
5.6　肘关节之骨骼解剖与关节组成
5.7　肘关节之韧带组成
5.8　肘关节的运动范围
5.9　肘关节生物力学
5.10　肘关节的稳定性
腕关节
5.11　腕关节之骨骼解剖与关节组成
5.12　腕关节之韧带组成
5.13　腕关节之生物力学
参考文献

第六章 嵴椎生物力学    
颈椎的解剖学及生物力学
6.1　颈椎功能性解剖
6.2　颈椎生物力学
6.3　颈椎受伤生物力学
腰椎的解剖学及生物力学
6.4　腰椎功能性解剖
6.5　腰椎生物力学
参考文献

第七章 颞颚关节之生物力学    
7.1　颞颚关节解剖结构
7.2　颞颚关节之病理学
7.3　有限元素分析
7.4　治疗与手术
7.5　全人工颞颚关节
参考文献

第八章 生物力学之临床应用范例    
8.1　关节临床应用
8.2　嵴椎临床应用
8.3　近关节骨折临床应用
8.4　神经电刺激与平衡
8.5　义肢临床应用
8.6　牙科植体

参考文献

第一章　生物力学简述
 
近年来，生物力学的相关议题在各领域持续发展，同时亦有许多令人振奋的新发现。由于时代进步与设备的改良，骨科研究的范围变得相当广泛，议题有小至细胞的力学刺激反应，亦有大至肢体的动作分析。生物学与力学间的关系可谓是近来最热门的课题，而相关的新兴研究报告包含应用骨与软骨病理学的遗传基础探讨，骨质疏松及退化性关节炎等常见的病症机制。其他热门探讨的骨骼肌肉相关议题包括组织工程、生物医学材料的应用、肌腱与韧带的修补、人工植入物以及显微组织的力学性质。此外，目前有许多跨领域的生物力学相关研究议题，如以不同形态的力学环境刺激细胞，观察其生理变化及回应。而部分新的研究方法包括以计算机（如有限元素模型）模型模拟显微构造（如松质骨架构）的力学机制及一些相对长期的活体研究。总之，生物力学是一门相当广泛的科学，其主要是促进临床手术技术、手术器械以及人工植入物的进步，如骨折固定模式、人工关节组件设计、义肢等方面均是生物力学对于临床的主要贡献。
 
生物力学（biomechanics）一词，是由生物学（biology）与力学（mechanics）二字所集合而成。由字面上浅显地解释为一门以力学理论和方法，探讨人体及其他生命体有关力学问题的学科。事实上若要进一步了解生物力学这个领域，应该从历史的因果关系开始。在1638年，Galileo在他的着作《Two New Sciences》中便导入了「力学」一词，并概述其包含了一切物体及物质在静、动态的叙述与力量、速度之间的关系。力学应用于众多课题，包括材料中应力与应变的分布、对于材料力学性质的叙述、材料的强度与不同受力模式下的破坏模式、流体力学与粒子的运动、热流、质传、结构力学与强度、波动与震波问题。这些课题看似近乎工程的领域，很难跟生命科学问题相连。但是在重力场下，环顾任何生物体组织、器官所构成的生理系统中，从分子生物层次所有化学分子间的互动与传递，到器官如何发挥其生理功能，再到整个个体的运动控制，几乎很难找到生物体中哪一个器官的运作不包含在以上所叙述的力学课题中。

评分☆☆☆☆☆

我真的非常惊叹于《生物力学》这本书在知识深度和广度上的融合。我之前对运动的理解，更多地停留在“感觉”层面，知道用力、知道发力，但具体到“如何更有效地用力”以及“为什么这样用力更有效”，就有些模糊了。这本书就像给我提供了一份精确的“人体动力学地图”，它不仅讲解了人体骨骼、肌肉、关节的结构特点，更重要的是，它将这些结构与物理学原理紧密结合。书中对不同运动模式的分析，例如如何通过调整步态来提高跑步效率，或者如何在举重时优化身体姿势以减少损伤，都充满了科学的严谨性和实用的指导意义。我尤其对书中关于“生物力学模型”的讨论印象深刻，它让我明白，我们并非在进行一次次的独立运动，而是一个由无数相互作用的组件组成的复杂系统。书中还涉及到了许多与生物力学相关的工程学和计算机科学的应用，例如步态分析仪、假肢设计等，这让我看到了生物力学在现代科技发展中的重要地位。这本书的论述清晰，逻辑性强，即使是涉及一些较复杂的概念，也能通过生动的例子和恰当的比喻来解释，让我这个非专业人士也能有所领悟。

评分☆☆☆☆☆

第一次翻开《生物力学》，我就被它宏大的视角和精密的分析所吸引。这本书不只是在讲述“如何运动”，而是在解析“运动的本质”。它将人体看作一个极其复杂的工程系统，并用物理学的语言来解读这个系统的运作。书中对“杠杆原理”在人体的应用，对“惯性”和“摩擦力”在运动中的影响，都进行了深入浅出的分析，让我恍然大悟。我尤其对书中关于“生物力学分析方法”的介绍很感兴趣，例如如何通过视频分析技术来评估运动员的表现，或者如何利用计算机模拟来预测人体在不同运动状态下的受力情况。这本书的知识体系非常完整，它不仅仅关注宏观的运动，还深入到微观的组织和细胞层面，探讨了生物力学在这些层面的影响。书中还涉及到了许多前沿的研究成果，让我看到了生物力学这个领域无限的可能性。这本书的内容让我受益匪浅，它不仅提升了我对运动的认知，更激发了我对科学探索的浓厚兴趣。

评分☆☆☆☆☆

《生物力学》这本书，彻底颠覆了我之前对人体运动的一些片面认知。我过去总以为，运动能力主要取决于肌肉的力量和耐力，但这本书却让我认识到，生物力学原理在其中起着至关重要的作用。书中对“关节的运动学”和“动力学”的讲解，让我明白了关节的活动范围、运动速度以及运动过程中所受到的力是如何相互影响的。我特别喜欢书中关于“重心”和“支撑面”在维持身体平衡中的作用的分析，这让我对很多需要高难度平衡技巧的运动有了更深刻的理解。书中还探讨了生物力学在运动损伤预防和康复中的应用，这让我意识到，了解身体的生物力学特性，对于避免不必要的伤害至关重要。这本书的写作风格非常严谨，但又不失趣味性，它通过大量的图示和案例，将抽象的理论变得生动形象，让我能够轻松地理解和吸收。读完之后，我感觉自己对身体的运作机制有了更全面的认识，仿佛一个隐藏的“设计蓝图”被揭开了面纱。

评分☆☆☆☆☆

这本《生物力学》真是一本让我脑洞大开的书！我一直对人体如何运动、肌肉和骨骼如何协同工作感到好奇，但总是觉得那些专业的解剖学和物理学知识遥不可及。这本书，简直就像一位循循善诱的老师，用一种非常直观易懂的方式，把那些曾经让我望而却步的概念一个个剖析开来。它没有一开始就抛出复杂的公式和图表，而是从我们生活中最熟悉的场景切入，比如走路、跑步、跳跃，甚至提东西。通过分析这些日常动作，它巧妙地引入了关于力、力矩、能量守恒等基本物理原理，并解释了它们是如何作用于我们的身体的。我尤其喜欢书中对“生物力学”这个概念的定义，它不仅仅是关于“力”在生物体内的应用，更是一种理解生命运动规律的全新视角。读完第一部分，我仿佛拥有了一双“生物力学之眼”，能看到运动背后隐藏的精妙设计，对运动训练、康复甚至一些体育项目的技巧有了更深刻的理解。这本书不是那种纯粹的科普读物，它更像是一扇门，推开它，就能进入一个充满智慧和奥秘的全新世界，让人迫不及待地想继续探索下去。

评分☆☆☆☆☆

买到这本《生物力学》，算是满足了我一直以来对运动科学的好奇心。这本书的视角非常独特，它不是那种枯燥的教科书，而是把我们身体的每一个细微动作都当作一个值得研究的课题。我发现，很多我们习以为常的动作，背后都蕴含着复杂的生物力学原理。比如，书中对“内力和外力”在人体运动中的作用进行了详细的阐述，让我明白了为什么在某些运动中，我们需要主动发力，而在另一些情况下，则需要借助外界的力量。书中对“生物力学测试”的介绍也让我大开眼界，原来通过一些科学的测量和分析，我们可以如此精确地了解人体的运动能力和潜在问题。我特别欣赏书中对“能量传递”和“动量守恒”在人体运动中的应用的讲解，这让我对如何更有效地分配身体能量、如何更好地控制运动轨迹有了全新的认识。这本书的内容非常丰富，涵盖了运动生理学、解剖学、物理学等多个领域，但它通过一种非常融洽的方式将它们串联起来，读起来一点也不费力，反而充满了探索的乐趣。