簡介
生物固體力學biosolid mechanics
生物力學的一個分支 ，以構成生命體的各種生 物 固體 ，如骨 、軟骨 、肌肉 、血管 、皮膚及各種器官等為研究對象，利用連續介質力學、多相介質力學、斷裂力學、損傷力學和流變學等力學基本原理，結合生理學、醫學和生物學來研究生物體特別是人體的功能、生長、消亡及運動的規律的生物力學分支 。生物固體力學大體上可分為3個分支 ，即骨力學、軟組織力學和器官力學。
骨力學
研 究骨組織和骨 骼 結構在外界作用（ 力、電、磁、熱等）下的力學性態，研究骨受力後的瞬時效應和遠期效應，以及活骨發育、生長、吸收和消亡的力學機制。骨是各向異性的，但一般認為骨可以視作橫觀各向同性體。現在對各類骨的巨觀、細觀力學性質及本構關係已有相當多的成果，但對其動力特性，特別是高應變率(見應變)下的損傷機理還很不清楚。活骨的重建力學是骨力學的核心。早在1884年，J.沃爾夫就提出了一個重要的假說，通常稱為沃爾夫定律：骨在需要的地方就生長，不需要的地方就吸收。即骨的生長、吸收、重建都與骨的受力狀態有關。這個重要的思想指出了力學與生命的聯繫，因此，在沃爾夫之後，人們一直為這一論斷尋求理論的和實驗的驗證。已開始研究骨細胞是怎樣接受力學信息及作出相應回響的機理。骨中應力對骨折癒合有重要作用。關節力學的研究已有很多臨床套用成果。軟組織力學
馮元楨於1989年證明，活的軟組織是非線性贗彈性的 ，即其應力-應變關係是非線性的 ，其粘彈性是贗彈性的，它或許有明顯的滯後環，但相當穩定，對應變率的變化也不敏感。在實驗的基礎上，他給出了有普遍意義的軟組織的本構方程。但對特殊狀態下生物組織的本構關係尚知之甚少，如對高應變率下軟組織的損傷機理尚不了解。馮元楨提出的血管的應力-生長定律 ， 為研究軟組織的生長與應力的關係奠定了基礎。活組織中的應力和應變狀態隨時間變化，這就給確定活組織的“瞬時狀態”帶來極大困難。因此，尋找確定活組織的零應力狀態和殘餘應力的新理論，是軟組織力學研究的一個重要方向。器官力學 器官主要由軟組織構成。各種器官都有其獨特的功能，是生命體內相對獨立的部分，如肺、心、腎、子宮等體內臟器及感覺器官如眼、耳、鼻等。器官力學旨在揭示各種器官行使其生理功能的力學機理，為此必須建立器官的本構模型，用以解釋和預示器官中應力、應變及相應的功能變化。子宮有獨特的變形能力。在孕期的末期，子宮及宮頸中大部分是結締組織，使子宮有良好的順應性。1975年已提出了一個軸對稱的薄壁梨形的子宮力學模型，建立了應變、曲率半徑、位移及體積間的關係。肺的早期研究多限於觀察壓力-體積關係 ， 近年來才力圖了解肺組織作為一種材料的力學特性，儘管已有相當多的成果，但由於各種實驗大都要傷及組織，整肺的試驗又要利用不盡合理的形態模型，故設計更精 巧的實驗是必要的。心臟是 整 個循環系統的動力源。早期的研究注意整體心臟的原功能。較晚的研究實質上是研究肌肉力學的方法，其基本思路是先搞清單根心肌的力學特性，然后綜合得到整個心臟腔室的力學性能。人類對感覺器官的了解尚少。研究最多的是眼和耳。對眼球運動和眼組織的巨觀力學性質已有一定認識，但還缺乏精確的整體眼器官的本構模型 。對耳 ，則有了耳蝸和前庭 器的流體彈性模型，但尚缺少完美的細觀描述。
