生物軟組織及其力學性能

1、生物3D列印主要用的材料有哪些？

3D生物列印機主要使用生物相容性的材料和細胞來3D列印，主要是生物醫用高分子材料、無機材料、水凝膠材料或活細胞。（水凝膠：水凝膠是一種具有高水含量的親水性或雙親性聚合物三維網路。由於水凝膠具有良好的生物相容性，以及與人體軟組織相似的力學性質，因此被廣泛應用於組織工程材料與葯物的可控釋放中。）

一、多色樹脂

1、材料說明：系列材料集尺寸穩定性和細節可視性於一身，適用於模擬標准塑料和製作模型，可實現逼真的最終產品效果。

2、非常適用於：廣泛的裝配與外觀測試 、活動部件與組裝部件、 展覽與營銷模型、電子元件的組裝、非常適用於硅膠模具多色樹脂。

3、材料應用：電子消費品、家電、汽車製造、航空航天、醫療器械

4、材料顏色：白色 藍色 黑色

5、材料熱變形溫度：45℃

6、市場價位：25元-30元/千克

二、鋁材料

1、 材料說明：尼龍鋁模型是由一種灰色鋁粉及腈綸混合物製作而成。尼龍鋁是一種高強度並且硬挺的材料，做成的樣件能夠承受較小的沖擊力，並能在彎曲狀態下抵抗一些壓力。它的表面是一種沙沙的、粉末的質感，也略微有些疏鬆。

2、 材料應用：飛機、汽車、火車、船舶、宇宙火箭、太空梭、人造衛星、化學反應器、醫療器械、冷凍裝置

3、 材料顏色：銀白色

4、 材料熱變形溫度：（熔點660℃）

三、鈦合金

1、詳細說明：生產最終使用的金屬樣件，質量可媲美開模加工的模型。鈦合金模型的強度非常高，尺寸精密，能製作的最小細節的尺寸為0.1mm。

2、材料應用：家電、汽車製造、航空航天、醫療器械

3、材料顏色：銀白色

材料熱變形溫度：熔點1672℃

四、半透膜樹脂

1、材料說明：集高尺寸穩定性、生物相容性和表面平滑度於一身的標准塑料模擬材料

2、非常適用於： 透明或透視部件的成形和擬合測試、玻璃、眼鏡、燈罩、燈箱、液流的可視化、彩染、醫療、藝術與展覽模型

3、材料應用：電子消費品、家電、汽車製造、航空航天、醫療器械

3、材料顏色：半透明微黃

材料熱變形溫度：45℃

市場價位：800元-880元/千克

五、PC材料

1、材料說明：PC材料是真正的熱塑性材料，具備工程塑料的所有特性。高強度，耐高溫，抗沖擊，抗彎曲，可以作為最終零部件使用。使用PC材料製作的樣件，可以直接裝配使用，廣泛應用於交通工具及家電行業。PC的強度比ABS材料高出60%左右，具備超強的工程材料屬性！

2、材料應用：電子消費品、家電、汽車製造、航空航天、醫療器械

3、材料顏色：白色

4、材料熱變形溫度：138℃

5、市場價格：20元-42元/千

六、ABS-M30i材料

1、材料說明：ABS-M30i是一種高強度材料，廣泛應用於醫療，制葯及食品包裝行業。ABS-M30i製作的樣件通過了生物相容性認證（如ISO 1099認證），可以通過伽馬射線照射及EtO滅菌測試。通過與FORTUS3D成型系統的配合，能給你帶來真正的具備優秀醫學性能的概念模型，功能原型，製造工具及最終零部件的生物相容性部件。

2、材料應用：醫學研究、食品包裝、醫療器械

3、材料顏色：白色

4、材料熱變形溫度：90℃

5、市場價位：50元-100元/千克

七、PC-ISO材料

1、材料說明：PC-ISO材料也是一種通過醫學衛生認證的熱塑性材料，廣泛應用於葯品及醫療器械行業，具有很高的強度，可以用於手術模擬，顱骨修復，牙科等專業領域。具備PC的所有性能，同時可以用於食品及葯品包裝行業。做出的樣件可以作為概念模型，功能原型，製造工具及最終零部件使用。

2、材料應用：醫學研究、食品包裝、醫療器械

3、材料顏色：白色

4、材料熱變形溫度：133℃

八、不銹鋼

1、材料說明：不銹鋼模型是用一種加入了銅成分的不銹鋼粉列印而成。不銹鋼列印在金屬列印上來講算是最便宜的一種列印形式，既具有高強度，又適合列印大物品。

2、材料應用：家電、汽車製造、航空航天、醫療器械

3、材料顏色：玫瑰金、鈦金、紫金、銀白色、藍色

4、材料熱變形溫度：不同規格有不同的溫度

部分內容引自百度文庫

2、李曉陽的研究方向

生物軟組織的非線性力學性質研究；血液流動研究；實驗力學的測量技術的研究；磁懸浮六維軌道力測量；疲勞性能測試與可靠性分析技術研究；磁記憶無損探傷機理與技術研究。
生物力學作為主要的研究領域。在該領域中主要研究動脈壁非線性應變分析方法、非線性應力應變關系表達、動脈壁應變分布、動脈壁應力分布、動脈壁殘余應力等問題。其中成功地發展了一種新的非線性應變分析方法，確定了標準的動脈壁靜態力學實驗方法。分析了動脈壁非線性應力應變關系的數學表達和非線性物理參數。先後承擔兩項國家自然科學基金的研究項目：1997年12月至2000年12月，「動脈壁力學性能研究」，項目號19772006。2003年12月至2006年12月，「主動脈弓夾層動脈瘤的力學機制研究」，項目號10372010。
實驗檢測力學領域多年研究實驗機自動檢測技術、殘余應力檢測分析技術、磁記憶檢測技術、疲勞測試與可靠性分析。

3、生物組織中的力學性質？

生物力學的研究內容

生物的各個系統，特別是循環系統和呼吸系統的動力學問題，是人們長期研究的對象。循環系統動力學主要研究血液在心臟、動脈、微血管、靜脈中流動，以及心臟、心瓣的力學問題。呼吸系統動力學主要研究在呼吸過程中，氣道內氣體的流動和肺循環中血液的流動，以及氣血間氣體的交換。

所有這些工作，包括生物材料的流變性質和動力學的研究，不僅有助於對人體生理、病理過程的了解，而且還能為人工臟器的設計和製造提供科學依據。生物力學還研究植物體液的輸運。

環境對生理的影響也是生物力學的一個研究內容。眾所周知，氧對生物體的發育有很大影響，在缺氧環境下生物體發育較慢，在富氧環境下發育較快。即使在短期內，環境的影響也是明顯的。實驗表明：在含10%的氧氣、壓力為一個大氣壓的環境中的幼鼠，即使只生活24小時，在直徑為15～30微米的肺小動脈壁下，也會出現大量的纖維細胞。若延續4～7天，纖維細胞則會過渡為典型的平滑肌細胞，這無疑會影響肺循環中血液的流動。又如處於高加速度狀態中的人，其血液的慣性會有明顯的改變，懸垂器官會偏離原位，從而改變體內血液的流動狀態。

在設計水中航行的工具時，經常需要考慮最佳外形、最佳推進方式和最佳操縱方式。由於自然選擇，具有這些優點的水生物較易生存下來。因此，研究某些水生物的運動可以得到一些值得借鑒的知識。

例如，海豚是一種較高級的動物，它具有高效率的推進機制和很好的外形，特別是它的皮膚，分為兩層，其間充滿了彈性纖維和脂肪組織，具有特殊的減阻特性，在高速游動時能夠保持層流邊界層狀態，這是因為它的皮膚對邊界層中壓力梯度變化十分敏感，能作適當的彈性變形以降低逆壓梯度，因而在高速游動時，表皮能產生波狀運動以抑制端流的出現。又如纖毛蟲的運動是通過纖毛的特殊運動實現的，在人的呼吸道內也保持有這種低級生物的運動方式，即利用纖毛排除呼吸道內的某些異物。總之，研究大自然中生物運動的意義是很明顯的。

人體各器官、系統，特別是心臟-循環系統和肺臟-呼吸系統的動力學問題、生物系統和環境之間的熱力學平衡問題、特異功能問題等也是當前研究的熱點。生物力學的研究，不僅涉及醫學、體育運動方面，而且已深入交通安全、宇航、軍事科學的有關方面。

生物固體力學是利用材料力學、彈塑性理論、斷裂力學的基本理論和方法，研究生物組織和器官中與之相關的力學問題。

在近似分析中，人與動物骨頭的壓縮、拉伸、斷裂的強度理論及其狀態參數都可應用材料力學的標准公式。但是，無論在形態還是力學性質上，骨頭都是各向異性的。20世紀70年代以來，對骨骼的力學性質已有許多理論與實踐研究，如組合桿假設，二相假設等，有限元法、斷裂力學、應力套方法和先測彈力法等檢測技術都已應用於骨力學研究。

骨是一種復合材料，它的強度不僅與骨的構造也與材料本身相關。骨是骨膠原纖維和無機晶體的組合物。骨板由縱向纖維和環向纖維構成，骨質中的無機晶體使骨強度大大提高，體現了骨以最少的結構材料來承受最大外力的功能適應性。

木材和昆蟲表皮都是纖維嵌入其他材料中構成的復合材料，它與由很細的玻璃纖維嵌在合成樹脂中構成的玻璃鋼的力學性質類似。動物與植物是由多糖、蛋白質類脂等構成的高聚物，應用橡膠和塑料的高聚物理論可得出蛋白質和多糖的力學性質。粘彈性及彈性變形、彈性模量等知識不僅可用於由氨基酸組成的蛋白質，也可用來分析有關細胞的力學性質。如細胞分裂時微絲的作用力，肌絲的工作方式和工作原理及細胞膜的力學性質等。

生物流體力學是研究生物心血管系統、消化呼吸系統、泌尿系統、內分泌以及游泳、飛行等與水動力學、空氣動力學、邊界層理論和流變學有關的力學問題。它一般將生物材料分為體液、硬組織和軟組織，肌肉則屬較為特殊的一類。

體液中以血液為研究的重點，主要研究血液的粘性和影響粘性的因素(如管徑、有形成分和紅細胞)，以及流動中紅細胞在管系支管中的比積分配問題，紅細胞本身的力學性質，紅細胞之間的相互作用，紅細胞與管壁的作用等。人和動物體內血液的流動、植物體液的輸運等與流體力學中的層流、湍流、滲流和兩相流等流動型式相近。

在分析血液力學性質時，血液在大血管流動的情況下，可將血液看作均質流體。由於微血管直徑與紅細胞直徑相當在微循環分析時，則可將血液看作兩相流體。當然，血管越細，血液的非牛頓特性越顯著。

人體內血液的流動大都屬於層流，在血液流動很快或血管很粗的部位容易產生湍流。在主動脈中，以峰值速度運動的血液勉強處於層流狀態，但在許多情況下會轉變成湍流。尿道中的尿流往往是湍流；而通過毛細血管壁的物質交換則是一種滲流。對於血液流動這樣的內流，因心臟的搏動血液流動具有波動性，又因血管富有彈性故流動邊界呈不固定型。因此，體內血液的流動狀態是比較復雜的。

對於軟組織，則以研究它的流變性質，建立本構關系為主，因為本構關系不單是進一步分析它的力學問題的基礎，而且具有臨床意義。對於硬組織，除了研究它的流變性質外，對骨骼的消長與應力的關系也進行了大量研究。

流體力學的知識也用於動物游泳的研究。如魚的體型呈流線型，且易撓曲，可通過興波自我推進。水洞實驗表明，在魚游動時的流體邊界層內，速度梯度很大，因而克服流體的粘性阻力的功率也大。

小生物和單細胞的游動，也是外流問題。鞭毛的波動和纖毛的拍打推動細胞表面的流體，使細胞向前運動。精子用鞭毛游動，水的慣性可以忽略，其水動力正比於精子的相對游動速度。原生動物在液體中運動，其所受阻力可以根據計算流場中小顆粒的阻力公式(斯托克斯定律)得出。

此外，空氣動力學的原理與方法常用來研究動物的飛行。飛機和飛行動物飛行功率由兩部分組成：零升力功率和誘導功率。前者用來克服邊界層內的空氣粘性阻力；後者用來向下加速空氣，以提供大小等於飛機或飛行動物重量的升力。鳥在空中可以通過前後拍翅來調節滑翔角度，這與滑翔機襟翼調節的作用一樣。風洞已用於研究飛行動物的飛行特性，如禿鷲、蝙蝠的滑行性能與模型滑翔機非常相似。

運動生物力學是用靜力學、運動學和動力學的基本原理結合解剖學、生理學等研究人體運動的學科。用理論力學的原理和方法研究生物是個開展得比較早、比較深入的領域。
生物力學的研究特點

進行生物力學的研究首先要了解生物材料的幾何特點，進而測定組織或材料的力學性質，確定本構方程、導出主要微分方程和積分方程、確定邊界條件並求解。對於上述邊界問題的解，需用生理實驗去驗證。若有必要，還需另立數學模型求解，以期理論與實驗相一致。

生物力學與其他力學分支最重要的差別是：其研究的對象是生物體。因此，在研究生物力學問題時，實驗對象所處的環境十分重要。作為實驗對象的生物材料，有在體和離體之分。在體生物材料一般處於受力狀態(如血管、肌肉)，一旦游離出來則處於自由狀態，即非生理狀態(如血管、肌肉一旦游離，當即明顯收縮變短)。兩種狀態材料的實驗結果差異較大。

在體實驗分為麻醉狀態和非麻醉狀態兩種情況。至於離體實驗，在對象游離出來後，根據要求可以按整體正位進行實驗，或進一步加工成試件進行實驗。不同的實驗條件和加工條件，對實驗結果的影響很大。這正是生物力學研究的特點。

4、肩胛骨生物力學

肩胛骨的運動解剖
（一）JGJ肩關節
1、主要結構：由肱骨頭與肩胛骨的關節盂借關節囊連接而成。
2、輔助結構：
（1）關節盂唇：由纖維軟骨環構成。
作用：加深關節窩，使兩關節面相適應。
（2）肌腱與韌帶
①肱二頭肌長頭肌腱：起於盂上結節，從上方穿過肩關節。止於肱骨結間溝。
作用：從上方加固肩關節
②喙肱韌帶：位於關節囊上方，起自喙突根部，止於肱骨大結節。
作用：可防止肱骨頭向上脫位。
③盂肱韌帶：位於關節囊前壁，起於關節囊前緣，止於肱骨小結節。
作用：加強關節囊前壁。
④喙肩韌帶：橫架喙突與肩峰之間。
作用：能防止肱骨頭向上脫位
3、肩關節關節的運動
（1）繞冠狀軸作屈伸：墊排球、跑步前後擺臂動作
（2）繞矢狀軸作外展內收：兩手側平舉或直立飛鳥動作、揮拍網球
（3）繞垂直軸作旋外旋內：健美操動作、鐵餅預擺動作
（4）繞多個軸作環轉：武術掄臂動作
（5）水平屈伸、水平外展：健美操動作、自游泳、側平舉
（二）ZGJ肘關節
1、主要結構：肘關節由肱尺關節、肱橈關節和橈尺近側關節包在一個關節囊內構成復合性關節。
（1）肱尺關節：由肱骨滑車與尺骨的滑車切跡構成屈戍關節。
（2）肱橈關節：由肱骨小頭與橈骨的關節凹構成 球窩關節。
（3）橈尺關節：由橈骨的環狀關節面與尺骨的橈 切跡構成車軸關節。關節囊前後壁薄而鬆弛，兩側壁緊張形成側副韌帶。
2、關節的輔助結構
（1）尺側副韌帶：位於肘關節的內側，起於肱骨內上髁，止於尺骨滑車切跡的內側緣。
作用：從內側加固關節。
（2）橈側副韌帶：位於肘關節的外側，起於肱骨外上髁，止於尺骨橈切跡的前、後緣。
作用：從外側加固關節。
（3）橈骨環韌帶：兩端附著於尺骨的橈切跡前後緣，與橈切跡共同組成一個纖維環包繞橈骨頭。
作用：能在環內沿縱軸旋轉而不易脫位。
3、肘關節的基本運動：
（1）繞冠狀軸作屈伸運動：負重彎舉、撐桿跳；
（2）繞垂直軸作旋前旋後：乒乓球正反手扣球、擊劍.
（一）KGJ髖關節
1、關節基本結構：由髖臼和股骨頭構成球窩關節。
2、關節的輔助結構
（1）髖臼唇附於：髖臼周緣的
結構：纖維軟骨環 構成。
作用：有加深關節窩，增大關節穩固性的功能
（2）韌帶
①骼股韌帶：位於關節囊的前面，呈倒置「V」字形。起於髂前下棘；止於股骨轉子間線。
作用：有限制髖關節過度伸和維持人體立姿勢，是人體中最強大的韌帶之一。
②恥股韌帶：位於髖關節囊前內側。起於恥骨上支，斜向外下方與髖關節囊 融合；止於轉子間線下部。
作用：限制大腿在髖關節處過度外展和旋外。
③坐骨韌帶：位於髖關節後面。起於坐骨體；止於大轉子根部。
作用：限制大腿在髖關節處過度內收、旋內。
④股骨頭韌帶：位於關節腔內，一端附著髖臼，另一端附著股骨頭凹。
作用：有滋著股骨頭的血管通過，起著關節墊的作用。
3、關節的基本運動（了解）
（1）繞冠狀軸佐屈伸運動：前後踢腿動作
（2）繞矢狀軸作外收內展：側踢腿運動
（3）繞垂直軸作旋內旋外：交叉步跑動作
（4）作環轉：武術里合腿動作
（二）XGJ膝關節
1、關節的基本結構：由股脛關節和股髕關節構成的橢圓屈成關節。
（1）股脛關節：由股骨和脛骨相應的內、外側髁關節面構成橢圓關節。
（2）股髕關節：由股骨的髕面和髕骨關節面構成屈戍關節。股脛關節頭大，關節窩淺使兩關節面不相適應，關節囊薄而鬆弛。
2、關節的輔助結構
（1）半月板：由2個纖維軟骨板構成，墊在脛骨內、外側髁關節面上，半月板外緣厚內緣薄。內側半月板：呈「C」字形，前端窄後部寬，外緣中部與關節囊纖維層和脛側副韌帶相連。外側半月板：呈「O」字形，外緣的後部與腘繩肌腱相連、前部與前交叉韌帶相連。
作用：有加深關節窩，緩沖震動和保護膝關節的功能。
（2）翼狀襞：位於髕骨下方的兩側，含有脂肪的鄒襞。
作用：填充關節腔,增大關節穩固性，有緩沖震動功能。
（3）髕上囊和髕下囊：位於股四頭肌腱與骨面之間。
作用：具有減少腱與骨面之間相互摩擦。
（4）加固關節的韌帶
①前後交叉韌帶：位於關節腔內，分別附著於股骨髁內側面與脛骨髁間隆起。
作用：防止股骨和脛骨前後移位。
②腓側副韌帶：位於膝關節外側稍後方。起於股骨外側髁；止於腓骨小頭。
作用：從外側加固和限制膝關節過伸
③脛側副韌帶：位於膝關節的內側偏後方。起於股骨內側髁；止於脛骨內側髁。
作用：從內側加固和限制膝關節過伸
④髕韌帶：位於膝關節的前方，為股四頭肌腱延續部分。起於髕骨；止於脛骨粗隆。
作用：從前方加固和限制膝關節過度屈
（三）HGJ踝關節
1、基本結構：由脛骨下關節面和脛、腓的內、外踝關節面與距骨滑車構成屈戍關節。關節囊的前後壁薄而鬆弛，關節頭前寬後窄。這樣容易造成踝關節受傷。

2、輔助結構
①內側韌帶
位置：位於踝關節內側的強大韌帶。起於脛骨內踝，呈扇形向下；止於舟骨、距骨、跟骨的內側。
作用：限制足過度外翻。
②外側韌帶有三條：距腓前韌帶、距腓後韌帶、跟腓韌帶。
位置：起於腓骨外踝尖；止於距骨前、距骨後、跟骨。
特點：此韌帶比較分散，較薄弱，過度內翻易損傷此韌帶。例如球類、體操、田經等最多見外側韌帶損傷。
3、關節的運動特點
繞冠狀軸作屈伸：勾足、綳足動作
內翻-— 足的內側緣提起、外側緣下降。
外翻----足的外側緣提起、內側緣下降。
XFJ斜方肌
（1）位於：頸部和背上部皮下，三角形闊肌，兩側相合斜方形。
（2）起止點：起於上項線、枕外隆凸，項韌帶，第7頸椎和全部胸椎的棘突。上部止於鎖骨外側1/3，中部止於肩峰和肩胛岡上緣；下部止於肩胛岡下緣的內側
（3）發展力量練習：飛鳥展翅，負重直臂、側上舉，提拉鈴聳、肩，持啞鈴擴胸。在兒童時期發展此肌，預防和矯正駝背。
2、XDJ胸大肌
（1）位於：胸廓前壁淺表，為扇形扁肌。
（2）起止點：鎖骨部起於鎖骨內側半；胸肋部起於胸骨前面與第1—6肋軟骨；腹部起於腹直肌鞘前璧上部。上下部肌纖維扭轉180°換位交叉，止於肱骨大結節山嵴。
（3）輔助練習：仰卧推舉發展該肌力量，拉力器練習發展伸展性。
3、BKJ背闊肌
（1）位於：腰背部皮下，上部被斜方加遮蓋，是人體最闊肌。
（2）起止點：起自於下位6個胸椎和全部腰椎棘突、骶中嵴、髂嵴後部和10—12肋骨外面。上下部肌纖維扭轉180°肌腱止於肱骨小結嵴
（3）輔助練習：引體向上、拉力器練習、拉象皮筋、爬桿等。
4、QJJ前鋸肌
（1）位於：胸廓外側面，為扁闊形肌肉。
（2）起止點：以第8—9個肌齒起於上 位第 8—9助的外側面。上部肌纖維止於肩胛骨內側緣；下部肌纖維止於肩胛骨下角前面
（3）輔助練習：推掌、沖 拳、推鉛球

生物力學

生物固體力學是利用材料力學、彈塑性理論、斷裂力學的基本理論和方法，研究生物組織和器官中與之相關的力學問題。在近似分析中，人與動物骨頭的壓縮、拉伸、斷裂的強度理論及其狀態參數都可應用材料力學的標准公式。但是，無論在形態還是力學性質上，骨頭都是各向異性的。
20世紀70年代以來，對骨骼的力學性質已有許多理論與實踐研究，如組合桿假設，二相假設等，有限元法、斷裂力學以及應力套方法和先測彈力法等檢測技術都已應用於骨力學研究。骨是一種復合材料，它的強度不僅與骨的構造也與材料本身相關。骨是骨膠原纖維和無機晶體的組合物，骨板由縱向纖維和環向纖維構成，骨質中的無機晶體使骨強度大大提高。體現了骨以最少的結構材料來承受最大外力的功能適應性。
木材和昆蟲表皮都是纖維嵌入其他材料中構成的復合材料，它與由很細的玻璃纖維嵌在合成樹脂中構成的玻璃鋼的力學性質類似。動物與植物是由多糖、蛋白質類脂等構成的高聚物，應用橡膠和塑料的高聚物理論可得出蛋白質和多糖的力學性質。粘彈性及彈性變形、彈性模量等知識不僅可用於由氨基酸組成的蛋白質，也可用來分析有關細胞的力學性質。如細胞分裂時微絲的作用力，肌絲的工作方式和工作原理及細胞膜的力學性質等。
生物固體力學中關於骨的研究，可以追溯到19世紀，大量的研究者對骨組織進行了研究，直到19世紀末，Wollf提出了著名的Wollf's Law. 他認為骨組織是一種自優化的組織，其結構會隨著外載的變化而逐漸變化，從而達到最優的狀態。以後，研究者進行了大量研究，基於此定律提出了不少的理論及數學模型。其中較為著名教授有S.C Cowin ,D. R Carter , Husikes。在國內，吉林大學的朱興華教授也做了大量工作。
生物流體力學
生物流體力學是研究生物心血管系統、消化呼吸系統、泌尿系統、內分泌以及游泳、飛行等與水動力學、空氣動力學、邊界層理論和流變學有關的力學問題。
人和動物體內血液的流動、植物體液的輸運等與流體力學中的層流、湍流、滲流和兩相流等流動型式相近。在分析血液力學性質時，血液在大血管流動的情況下，可將血液看作均質流體。由於微血管直徑與紅細胞直徑相當在微循環分析時，則可將血液看作兩相流體。當然，血管越細，血液的非牛頓特性越顯著。
人體內血液的流動大都屬於層流，在血液流動很快或血管很粗的部位容易產生湍流。在主動脈中，以峰值速度運動的血液勉強處於層流狀態，但在許多情況下會轉變成湍流。尿道中的尿流往往是湍流。而通過毛細血管壁的物質交換則是一種滲流。對於血液流動這樣的內流，因心臟的搏動血液流動具有波動性，又因血管富有彈性故流動邊界呈不固定型。因此，體內血液的流動狀態是比較復雜的。
對於外流，流體力學的知識也用於動物游泳的研究。如魚的體型呈流線型，且易撓曲，可通過興波自我推進。水洞實驗表明，在魚游動時的流體邊界層內，速度梯度很大，因而克服流體的粘性阻力的功率也大。小生物和單細胞的游動，也是外流問題。鞭毛的波動和纖毛的拍打推動細胞表面的流體，使細胞向前運動。精子用鞭毛游動，水的慣性可以忽略，其水動力正比於精子的相對游動速度。原生動物在液體中運動，其所受阻力可以根據計算流場中小顆粒的阻力公式(斯托克斯定律)得出。
此外，空氣動力學的原理與方法常用來研究動物的飛行。飛機和飛行動物飛行功率由兩部分組成：零升力功率和誘導功率。前者用來克服邊界層內的空氣粘性阻力；後者用來向下加速空氣，以提供大小等於飛機或飛行動物重量的升力。鳥在空中可以通過前後拍翅來調節滑翔角度，這與滑翔機襟翼調節的作用一樣。風洞已用於研究飛行動物的飛行特性，如禿鷲、蝙蝠的滑行性能與模型滑翔機非常相似。
運動生物力學
運動生物力學是用靜力學、運動學和動力學的基本原理結合解剖學、生理學研究人體運動的學科。用理論力學的原理和方法研究生物是個開展得比較早、比較深入的領域。
在人體運動中，應用層動學和動力學的基本原理、方程去分析計算運動員跑、跳、投擲等多種運動項目的極限能力，其結果與奧林匹克運動會的記錄非常相近。在創傷生物力學方面，以動力學的觀點應用有限元法，計算頭部和頸部受沖擊時的頻率響應並建立創傷模型，從而改進頭部和頸部的防護並可加快創傷的治療。
人體各器官、系統，特別是心臟—循環系統和肺臟—呼吸系統的動力學問題、生物系統和環境之間的熱力學平衡問題、特異功能問題等也是當前研究的熱點。生物力學的研究，不僅涉及醫學、體育運動方面，而且已深入交通安全、宇航、軍事科學的有關方面。
編輯本段中國研究
與中國傳統醫學結合
中國的生物力學研究，有相當一部分與中國傳統醫學結合。因而在骨骼力學、脈搏波、無損檢測、推拿、氣功、生物軟組織等項目的研究中已形成自己的特色。
進行生物力學的研究首先要了解生物材料的幾何特點，進而測定組織或材料的力學性質，確定本構方程、導出主要微分方程和積分方程、確定邊界條件並求解。對於上述邊界問題的解，需用生理實驗去驗證。若有必要，還需另立數學模型求解，以期理論與實驗相一致。
其次作為實驗對象的生物材料，有在體和離體之分。在體生物材料一般處於受力狀態(如血管、肌肉)，一旦游離出來，則處於自由狀態，即非生理狀態(如血管、肌肉一旦游離，當即明顯收縮變短)。兩種狀態材料的實驗結果差異較大。
說明
生物力學的研究要同時從力學和組織學、生理學、醫學等兩大方面進行研究，即將宏觀力學性質和微觀組織結構聯系起來，因而要求多學科的聯合研究或研究人員具有多學科的知識。

5、什麼是生物活性玻璃

生物活性玻璃促進創面或糜爛面癒合的機理是什麼 當生物玻璃植人體內時,局部的pH增加達PH10,在生物玻璃表面形成富硅層,然後在其表面形成鈣磷層.鈣磷來源於體液中的Ca, P及生物玻璃本身.這個Ca-P層屬於一種活性炭化經基磷灰石 (Hydroxycarbonateapitite HCA )層,並形成一多孔網狀結構的結合面.然後由來源於宿主軟組織細胞和膠原纖維蛋白在網狀結合面表面定植並融人富硅層.當癒合面擴大的同是生物活性玻璃材料也在不斷降解.最終形成新的癒合面.研究表明,生物活性玻璃的表面活性和其降解產物能促進生長因子的生成,促進細胞的繁衍增長,活化細胞基因表達從而達到了對人體組織生成和生長的促進作用.

6、生物醫學工程專業是文還是理科

「生物醫學工程」是生物、化學、力學、機械、電子等的交叉學科，在有的學校是理科，有的學校是工科，但肯定只有理科生才能報考。
主要方向是儀器、圖像、材料的原理，出路是醫療儀器研發、維修、銷售或在學術上進一步深造。
學科內容
生物力學是運用力學的理論和方法，研究生物組織和器官的力學特性，研究機體力學特徵與其功能的關系。生物力學的研究成果對了解人體傷病機理，確定治療方法有著重大意義，同時可為人工器官和組織的設計提供依據。
生物力學中又包括有生物流變學（血液流變學、軟組織力學和骨骼力學）、循環系統動力學和呼吸系統動力學等。生物力學在骨骼力學方面進展較快。
生物控制論是研究生物體內各種調節、控制現象的機理，進而對生物體的生理和病理現象進行控制，從而達到預防和治療疾病的目的。其方法是對生物體的一定結構層次，從整體角度用綜合的方法定量地研究其動態過程。
生物效應是研究醫學診斷和治療中，各種因素可能對機體造成的危害和作用。它要研究光、聲、電磁輻射和核輻射等能量在機體內的傳播和分布，以及其生物效應和作用機理。
生物材料是製作各種人工器官的物質基礎，它必須滿足各種器官對材料的各項要求，包括強度、硬度、韌性、耐磨性、撓度及表面特性等各種物理、機械等性能。由於這些人工器官大多數是植入體內的，所以要求具有耐腐蝕性、化學穩定性、無毒性，還要求與機體組織或血液有相容性。這些材料包括金屬、非金屬及復合材料、高分子材料等；輕合金材料的應用較為廣泛。
醫學影像是臨床診斷疾病的主要手段之一，也是世界上開發科研的重點課題。醫用影像設備主要採用 X射線、超聲、放射性核素磁共振等進行成像。
X射線成像裝置主要有大型X射線機組、X射線數字減影（DSA）裝置、電子計算機X射線斷層成像裝置（CT）；超聲成像裝置有B型超聲檢查、彩色超聲多普勒檢查等裝置；放射性核素成像設備主要有γ照相機、單光子發射計算機斷層成像裝置和正電子發射計算機斷層成像裝置等；磁成像設備有共振斷層成像裝置；此外還有紅外線成像和正在興起的阻抗成像技術等。
醫用電子儀器是採集、分析和處理人體生理信號的主要設備，如心電、腦電、肌電圖儀和多參量的監護儀等正在實現小型化和智能化。通過體液了解生物化學過程的生物化學檢驗儀器已逐步走向微量化和自動化。
治療儀器設備的發展比診斷設備要稍差一些。主要採用的是X射線、γ射線、放射性核素、超聲、微波和紅外線等儀器設備。大型的如：直線加速器、X射線深部治療機、體外碎石機、人工呼吸機等，小型的有激光腔內碎石機、激光針灸儀以及電刺激儀等。
手術室中的常規設備已從單純的手術器械發展到高頻電刀、激光刀、呼吸麻醉機、監護儀、X射線電視，各種急救治療儀如除顫器等。
為了提高治療效果，在現代化的醫療技術中，許多治療系統內有診斷儀器或一台治療設備同時含有診斷功能，如除顫器帶有診斷心臟功能和指導選定治療參數的心電監護儀，體外碎石機中裝備了進行定位的X射線和超聲成像裝置，而植入人體中的人工心臟起搏器就具有感知心電的功能，從而能作出適應性的起搏治療。
介入放射學是放射學中發展速度最快的領域，也就是在進行介入治療時，採用了診斷用的x射線或超聲成像裝置以及內窺鏡等來進行診斷、引導和定位。它解決了很多診斷和治療上的難題，用損傷較小的方法治療疾病。
新時期各國競相發展的高技術之一為醫學成像技術，其中以圖像處理，阻抗成像、磁共振成像、三維成像技術以及圖像存檔和通信系統為主。在成像技術中生物磁成像是最新
生物醫學工程
發展的課題，它是通過測量人體磁場，來對人體組織的電流進行成像。
生物磁成像目前有二個方面。即心磁成像（可用以觀察心肌纖維的電活動，可以很好地反映出心律失常和心肌缺血）和腦磁成像（用以診斷癲癇活動、老年性痴呆和獲得性免疫缺陷綜合征的腦侵入，還可以對病損腦區進行定位和定量）。
另一個世界各國競相發展的高技術是信號處理與分析技術，其中包括心電信號、腦電、眼震、語言、心音呼吸等信號和圖形的處理與分析。
高技術領域中還有神經網路的研究，世界各國的科學家為此掀起了一個研究熱潮。它被認為是有可能引起重大突破的新興邊緣學科，它研究人腦的思維機理，將其成果應用於研製智能計算機技術。運用智能原理去解決各類實際難題，是神經網路研究的目的，在這一領域已取得可喜的成果。

7、為什麼古生物的軟組織能夠形成化石

8、生物材料都有那些

生物材料用於人體組織和器官的診斷、修復或增進其功能的一類高技術材料，即用於取代、修復活組織的天然或人造材料。包括金屬材料（如鹼金屬及其合金等）、無機材料（生物活性陶瓷，羥基磷灰石等）和有機材料三大類。有機材料中主要是高分子聚合物材料，高分子材料通常按材料屬性分為合成高分子材料（聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物及其他醫用合成塑料和橡膠等）、天然高分子材料（如膠原、絲蛋白、纖維素、殼聚糖等）；

9、產物可能不具有生物活性.什麼叫「生物

產物可能不具有生物活性
按材料功能劃分： *1、血液相容性材料 如人工瓣膜、人工氣管、人工心臟、血漿分離膜、血液灌流用吸附劑、細胞培養基材等； *2、軟組織相容性材料 如隱形眼睛片的高分子材料,人工晶狀體、聚硅氧烷、聚氨基酸等,用於人工皮膚、人工氣管、人工食道、人工輸尿管、軟組織修補等領域； *3、硬組織相容性材料 如醫用金屬、聚乙烯、生物陶瓷等,關節、牙齒、其它骨骼等； *4、生物降解材料 如甲殼素、聚乳酸等,用於縫合線、葯物載體、粘合劑等； *5、高分子葯物多肽、胰島素、人工合成疫苗等,用於糖尿病、心血管、癌症以及炎症等. 按材料來源分類： *1、自體材料 *2、同種異體器官及組織； *3、異體器官及組織； *4、人工合成材料； *5、天然材料根據組成和性質分為： * 1、生物醫用金屬材料 * 2、醫用高分子材料 * 3、醫用無機非金屬材料生物醫用金屬材料較優秀的生物醫用金屬材料有,醫用不銹鋼、鈷基合金、鈦及鈦合金、鎳鈦形狀記憶合金、金銀等貴重金屬、銀汞合金、鉭、鈮等金屬和合金. ⑴醫用不銹鋼具有一定的耐腐蝕性和良好的綜合力學性能,且加工工藝簡便,是生物醫用金屬材料中應用最多,最廣的材料. 常用鋼種有US304、316、316 L、317、317L等. 醫用不銹鋼植入活體後,可能發生點蝕,偶爾也產生應力腐蝕和腐蝕疲勞.醫用不銹鋼臨床前消毒、電解拋光和鈍化處理,可提高耐蝕性. 醫用不銹鋼在骨外科和齒科中應用較多. ⑵鈷基合金鈷基合金人體內一般保持鈍化狀態,與不銹鋼比較,鈷基合金鈍化膜更穩定,耐蝕性更好.在所有醫用金屬材料中,其耐磨性最好,適合於製造體內承載苛刻的長期植入件. 在整形外科中,用於製造人工髖關節、膝關節以及接骨板、骨釘、關節扣釘和骨針等.在心臟外科中,用於製造人工心臟瓣膜等. ⑶醫用鈦和鈦合金不僅具有良好的力學性能,而且在生理環境下具有良好的生物相容性.由於其比重小,彈性模量較其他金屬更接近天然骨,故廣泛應用於製造各種能、膝、肘、肩等人造關節.此外,鈦合金還用於心血管系統.鈦合金耐磨性能不理想,且存在咬合現象,限制了其使用范圍. 生物醫用高分子按應用對象和材料物理性能分為軟組織材料、硬組織材料和生物降解材料.其可滿足人體組織器官的部分要求,因而在醫學上受到廣泛重視.目前已有數十種高分子材料適用於人體的植入材料. * 軟組織材料：故主要用作為軟組織材料,特別 是人工臟器的膜和管材.聚乙烯膜、聚四氟乙烯膜、硅橡膠膜和管,可用於製造人工肺、腎、心臟、喉頭、氣管、膽管、角膜.聚酯纖維可用於製造血管、腹膜等. * 硬組織材料：丙烯酸高分子（即骨水泥）、聚碳酸醋、超高分子量聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、尼龍、硅橡膠等可用於製造人工骨和人工關節. * 降解材料：脂肪族聚醋具有生物降解特性,已用於可接收性手術縫線. 生物醫用無機非金屬材料生物無機材料主要包括生物陶瓷、生物玻璃和醫用碳素材料. 按植入生物活體內引起的組織與材料反應,生物陶瓷分為： ⑴近於惰性的生物陶瓷,如氧化鋁生物陶瓷、氧化鋯生物陶瓷、硼硅酸玻璃； ⑵表面活性生物陶瓷,如磷酸鈣基生物陶瓷、生物活性玻璃陶瓷； ⑶可吸收性生物陶瓷,如偏磷酸三鈣生物陶瓷、硫酸鈣生物陶瓷. 生物活性玻璃陶瓷植入活體後,能夠與體液發生化學反應,並在組織表面生成羚基磷灰石層,故可用於人工種植牙根、牙冠、骨充填料和塗層材料. 與自然骨比較,生物活性玻璃陶瓷雖然具有較高的強度,但韌性較差,彈性模量過高,易脆斷,在生理環境中抗疲勞性能較差,目前還不能直接用於承力較大的人工骨. 醫用碳素材料：具有接近於自然骨的彈性模量. 醫用碳素材料疲勞性能最優,強度不隨循環載荷作用而下降.無序堆垛的碳材料耐磨性理想. 醫用碳素材料在生理環境中較穩定,近於惰性,具有較好的生物相容性,不會引起凝血和溶血反應,特別適合於在生理環境中使用. 醫用碳材料已大量用於心血管系統的修復,如人工心臟瓣膜、人工血管.還可作為金屬和聚合物的塗層材料. 生物醫用復合材料生物醫用復合材料是由二種或二種以上不同材料復合而成的. 按基材分為：高分子基、陶瓷基、金屬基等生物醫用復合材料. 按增強體形態和性質分為纖維增強、顆粒增強、生物活性物質充填生物醫用復合材料. 按材料植入體內後引起的組織與材料反應分為：生物惰性、生物活性和可吸收性生物醫用復合材料.

10、理想口腔粘接材料應該具備哪些性能

(1)良好的生物學性能：
①組織相容性，指材料植入後與機體軟、硬組織及體液接觸時，具有良好的親和關系。
② 生物力學相容性，硬組織及體液接觸時，材料的力學性能(彈性模量等參數)與骨組織相近，以避免種植體受力時在與骨組織的界面上形成過大應力集中。
(2)良好的機械性能：種植技術是建立在近代機械加工的發展基礎之上的。良好的加工性能才能滿足形態設計的需要，咬合是牙的基本功能，種植體能夠承載靜態和動態咀嚼咬合力，不致在漫長的使用過程中發生折斷、變形、磨損。
(3)良好的加工成形性能：臨床上大量使用外形尺寸一致，表面加工精細的標准化種植體，有時也針對個體解剖形態特點用種植材料個別製作，以恢復缺損的硬組織。
(4)良好的耐消毒滅菌性能：種植體在植入前必須嚴格地施行消毒滅菌，因此要求所用的種植材料不會因高壓、高溫、各種消毒液體和氣體的浸泡熏蒸、紫外線和γ射線照射等處理而發生變性，又不會滯存殘量消毒物質，以保證種植手術的安全和成功。