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生物力學為以應用物理學及工程學的概念來描述身體骨骼肌肉係統的運動，以及在正常或異常受力狀態時力與運動之間的相互關係。
　　
　　本書編排由簡入繁，共分為八個章節，首先從靜力學、動力學等基本工程理論開始，並逐步介紹骨骼肌肉係統與相關組織，包括骨骼、軟骨、肌肉、肌腱、韌帶與口腔咬閤等之生物力學；接著以生物力學基本原理的角度來介紹上肢肩、肘與手腕關節生物力學、下肢髖、膝與足踝關節生物力學、脊椎結構及顳顎關節等部位的運動學及運動力學；最後以臨床應用實例，包括人工關節置換、脊椎固定手術、創傷骨摺、復健輔具與牙科植體等應用來引導讀者將生物力學學問應用在臨床醫學或工程之中。這些都是屬於應用生物力學的基本章節，並未深入探討其他相關的課題，主要目的是希望帶給讀者更全麵、完整的生物力學重要基本知識，並以這些知識為基礎，開拓臨床應用的康莊大道。

《仿生工程學前沿：結構、材料與智能係統》 圖書簡介 本書聚焦於當今仿生工程領域最激動人心的交叉前沿，係統性地探討瞭如何從自然界中汲取靈感，設計、製造和優化新一代工程係統、材料與機器人技術。全書結構嚴謹，內容前沿，旨在為高等院校的工科學生、研究人員以及緻力於將生物學原理應用於工程創新的工程師提供一份詳盡而深入的參考指南。 第一部分：仿生結構與力學優化 本部分深入剖析瞭自然界中結構形態與功能之間的精妙耦閤關係，重點闡述瞭如何將這些最優化的設計原理轉化為宏觀和微觀的工程結構。 第一章：自然界中的分形與多尺度結構 從雪花的幾何構造到樹木的枝乾分布，分形幾何在自然界中展現齣卓越的效率。本章首先梳理瞭分形理論在結構優化中的應用基礎，隨後詳細介紹瞭如何利用自相似性原理設計具有高強度重量比的工程框架。重點討論瞭如何通過控製裂紋擴展路徑來提高材料的韌性，例如模仿貝殼的磚牆結構，以及如何利用層級結構來優化熱傳導和流體阻力。內容涵蓋瞭分形天綫的設計原則，以及在建築工程中實現輕量化和抗震性能增強的新方法。 第二章：彈性變形與智能鋪層設計 自然界中的許多生物組織（如植物的莖乾、昆蟲的翅膀）能夠承受極大的應變而不發生永久性形變。本章深入研究瞭生物組織的超彈性特性，特彆是其中的非綫性彈性行為。我們將探討鋪層角度對復閤材料整體力學性能的影響，並介紹如何利用梯度材料設計來模擬肌肉與骨骼之間的過渡區域。核心內容包括分析屈麯現象在微結構中的應用，例如模仿乾燥的鬆果，通過濕度變化實現主動形變。此外，還詳細論述瞭如何設計具備自適應剛度的結構，使其能夠根據外部載荷條件實時調整其力學響應。 第三章：流體動力學與錶麵微織構 本部分的核心在於理解生物如何高效地在流體（空氣或水）中運動。我們將從魚類的流綫型體態和鯊魚皮膚上的微小皮齒（Dermal Denticles）入手，係統分析錶麵紋理對邊界層控製的影響。詳細介紹瞭如何復製這些微觀結構來減少水下航行器的阻力，並探討瞭“超疏水性”和“粘附性”錶麵的仿生設計。在空氣動力學方麵，重點討論瞭鳥類和昆蟲翅膀的撲翼機製，以及如何將這些非定常流體動力學原理應用於無人機（UAV）的推進係統設計，實現低能耗懸停和快速機動。 第二部分：生物啓發材料與功能集成 本部分轉嚮材料科學領域，探討如何從生物礦化、蛋白質自組裝等過程中汲取靈感，創造齣具有非凡性能的新型智能材料。 第四章：生物礦化與高性能復閤材料 珍珠母的形成過程是自然界中構建高韌性陶瓷/聚閤物復閤材料的典範。本章詳述瞭“硬模闆組裝”和“軟模闆組裝”技術在閤成仿生無機材料中的應用。重點分析瞭羥基磷灰石的生物相容性生長機製，並介紹瞭如何通過精細控製無機相的尺寸、形貌和排列來調控材料的機械強度和生物活性。探討瞭仿生骨小梁結構在骨科植入物製造中的應用，以及如何通過模仿珊瑚的孔隙結構來設計高性能的吸能材料。 第五章：自修復與形狀記憶聚閤物 生命係統具備卓越的自我修復能力。本章詳細介紹瞭模仿細胞膜或傷口愈閤機製的聚閤物係統。內容包括空腔填充型、微膠囊釋放型以及動態共價鍵網絡型自修復材料的化學基礎和力學錶徵。此外，還深入探討瞭形狀記憶聚閤物（SMPs）的設計原理，特彆是如何通過引入生物分子或利用生物相容性交聯劑來提高其在生物環境中的應用潛力，實現可控的形狀恢復過程，這對於微創手術器械的開發至關重要。 第六章：智能響應性材料的刺激耦閤 本章聚焦於那些能對環境變化做齣快速、可逆響應的材料係統。我們分類討論瞭對光、溫度、pH值和電場敏感的仿生材料。例如，如何模仿含羞草對觸碰的反應，設計齣具備快速應激響應的軟體執行器。詳細分析瞭基於離子凝膠和導電聚閤物的生物電子學界麵材料，這些材料能夠有效地在生物信號（如神經電信號）和電子設備之間進行高效的能量或信息轉換。 第三部分：仿生智能係統與控製 本部分將結構和材料的知識整閤，探討如何構建具有生命係統特徵的智能機器人和控製係統。 第七章：軟體機器人與柔性驅動機製 突破傳統剛性機器人的限製，軟體機器人在適應復雜環境和人機交互方麵展現齣巨大潛力。本章係統地介紹瞭模仿蠕蟲運動、章魚觸手抓取等生物機製的驅動技術。核心內容包括流體驅動係統（如氣動/液壓網絡），電活性聚閤物（EAPs）驅動，以及磁場響應性材料在微觀尺度軟體係統中的應用。深入討論瞭如何通過分布式傳感和反饋控製，賦予軟體係統自主運動和抓取復雜物體的能力。 第八章：群體智能與分布式感知網絡 昆蟲群落（如蟻群、蜂群）展現齣的高效決策能力是群體智能仿生的主要研究方嚮。本章探討瞭基於簡單局部規則的去中心化算法，以及這些算法如何應用於機器人集群的任務分配、路徑規劃和協同構建。重點分析瞭如何模仿生物信息素的擴散和感知機製，建立魯棒的、無需中央指揮的分布式傳感和監測網絡，適用於環境監測和大規模搜救任務。 第九章：仿生感知與神經形態計算 本章探討瞭人造感官係統如何模仿生物神經係統的效率和適應性。詳細介紹瞭視覺係統中的事件驅動型相機（DVS）設計，以及它們如何模仿視網膜的感光細胞，實現對快速動態場景的高效捕獲。此外，深入探討瞭神經形態硬件，即模仿神經元和突觸工作原理的芯片設計，旨在實現低功耗、高並行性的認知計算，為未來的邊緣AI設備提供新的思路。 本書的撰寫力求語言精確、論證嚴密，並通過大量工程實例和最新研究進展，揭示仿生學作為跨學科創新引擎的巨大潛力。

作者簡介

歐耿良 教授

　　現職：
　　颱北醫學大學口腔醫學院院長
　　颱北醫學大學特聘教授
　　颱北醫學大學醫學工程學院籌備主任
　　颱北醫學大學生醫材料暨組織工程研究所教授
　　颱北醫學大學 生醫器材研發暨産品試製中心主任
　　颱北醫學大學 生醫植體暨微創醫療研究中心主任
　　北海道醫療大學客座教授
　　永義防癌基金會董事
　　颱灣口腔醫學工學會理事長
　　颱灣金屬熱處理學會理事
　　颱灣生物力學學會監事

　　學經曆：
　　科技部生物處副召集人
　　中華電漿學會常務理事
　　颱北醫學大學生醫材料暨組織工程研究所副教授
　　國立交通大學機械工程研究所博士

魏鴻文 教授

　　現職：
　　中原大學醫療器材科技轉譯中心協同主持人
　　陽明大學物理治療暨科技輔具係兼任助理教授
　　颱灣骨科器材發展協會理事
　　颱灣創新醫療器材發展協會理事
　　生醫器材研發暨産品試製中心顧問

　　學經曆：
　　閤一生技投資股份有限公司醫療器材投資經理
　　陽明大學人工關節研發中心副主任
　　陽明大學人工關節研發中心專任助理研究員
　　陽明大學醫學工程研究所畢業
　　清華大學動力機械係畢業

第一章 生物力學簡述    
1.1　生物力學定義
1.2　生物力學轉譯應用
1.3　基本材料力學
1.4　生物力學基本概念
1.5　生物力學應用
1.6　材料試驗分析儀器
參考文獻

第二章 骨骼與軟骨生物力學    
2.1　骨骼形成及組成
2.2　成熟骨骼之分類及功能
2.3　骨骼的力學特性
2.4　關節軟骨解剖構造
2.5　軟骨組織分類
2.6　關節軟骨的結構與功能
2.7　軟骨下骨
2.8　關節軟骨生物力學特性
2.9　退化性關節炎
參考文獻

第三章 軟組織生物力學    
3.1　軟組織的生物力學特性
3.2　肌肉生物力學特性
3.3　肌腱生物力學特性
3.4　韌帶生物力學特性
3.5　關節軟骨生物力學特性
參考文獻

第四章 下肢關節解剖與生物力學    
髖關節
4.1　髖關節之骨骼解剖與關節組成
4.2　髖關節之韌帶組成
4.3　髖關節的運動範圍
4.4　髖關節生物力學
4.5　髖關節之穩定度
膝關節
4.6　膝關節之骨骼解剖與關節組成
4.7　膝關節之韌帶與肌肉組成
4.8　膝關節生物力學
踝關節
4.9　踝關節之骨骼解剖與關節組成
4.10　踝關節之韌帶組成
4.11　踝關節之活動幅度
4.12　踝關節之生物力學
4.13　踝關節的穩定性
參考文獻

第五章 上肢關節解剖與生物力學    
肩關節
5.1　肩關節之骨骼解剖與關節組成
5.2　肩關節之韌帶組成
5.3　肩關節之運動範圍
5.4　肩關節之穩定結構
5.5　肩關節之力學分析
肘關節
5.6　肘關節之骨骼解剖與關節組成
5.7　肘關節之韌帶組成
5.8　肘關節的運動範圍
5.9　肘關節生物力學
5.10　肘關節的穩定性
腕關節
5.11　腕關節之骨骼解剖與關節組成
5.12　腕關節之韌帶組成
5.13　腕關節之生物力學
參考文獻

第六章 脊椎生物力學    
頸椎的解剖學及生物力學
6.1　頸椎功能性解剖
6.2　頸椎生物力學
6.3　頸椎受傷生物力學
腰椎的解剖學及生物力學
6.4　腰椎功能性解剖
6.5　腰椎生物力學
參考文獻

第七章 顳顎關節之生物力學    
7.1　顳顎關節解剖結構
7.2　顳顎關節之病理學
7.3　有限元素分析
7.4　治療與手術
7.5　全人工顳顎關節
參考文獻

第八章 生物力學之臨床應用範例    
8.1　關節臨床應用
8.2　脊椎臨床應用
8.3　近關節骨摺臨床應用
8.4　神經電刺激與平衡
8.5　義肢臨床應用
8.6　牙科植體

參考文獻

第一章　生物力學簡述
 
近年來，生物力學的相關議題在各領域持續發展，同時亦有許多令人振奮的新發現。由於時代進步與設備的改良，骨科研究的範圍變得相當廣泛，議題有小至細胞的力學刺激反應，亦有大至肢體的動作分析。生物學與力學間的關係可謂是近來最熱門的課題，而相關的新興研究報告包含應用骨與軟骨病理學的遺傳基礎探討，骨質疏鬆及退化性關節炎等常見的病癥機製。其他熱門探討的骨骼肌肉相關議題包括組織工程、生物醫學材料的應用、肌腱與韌帶的修補、人工植入物以及顯微組織的力學性質。此外，目前有許多跨領域的生物力學相關研究議題，如以不同形態的力學環境刺激細胞，觀察其生理變化及迴應。而部分新的研究方法包括以計算機（如有限元素模型）模型模擬顯微構造（如鬆質骨架構）的力學機製及一些相對長期的活體研究。總之，生物力學是一門相當廣泛的科學，其主要是促進臨床手術技術、手術器械以及人工植入物的進步，如骨摺固定模式、人工關節組件設計、義肢等方麵均是生物力學對於臨床的主要貢獻。
 
生物力學（biomechanics）一詞，是由生物學（biology）與力學（mechanics）二字所集閤而成。由字麵上淺顯地解釋為一門以力學理論和方法，探討人體及其他生命體有關力學問題的學科。事實上若要進一步瞭解生物力學這個領域，應該從曆史的因果關係開始。在1638年，Galileo在他的著作《Two New Sciences》中便導入瞭「力學」一詞，並概述其包含瞭一切物體及物質在靜、動態的敘述與力量、速度之間的關係。力學應用於眾多課題，包括材料中應力與應變的分布、對於材料力學性質的敘述、材料的強度與不同受力模式下的破壞模式、流體力學與粒子的運動、熱流、質傳、結構力學與強度、波動與震波問題。這些課題看似近乎工程的領域，很難跟生命科學問題相連。但是在重力場下，環顧任何生物體組織、器官所構成的生理係統中，從分子生物層次所有化學分子間的互動與傳遞，到器官如何發揮其生理功能，再到整個個體的運動控製，幾乎很難找到生物體中哪一個器官的運作不包含在以上所敘述的力學課題中。

评分☆☆☆☆☆

第一次翻開《生物力學》，我就被它宏大的視角和精密的分析所吸引。這本書不隻是在講述“如何運動”，而是在解析“運動的本質”。它將人體看作一個極其復雜的工程係統，並用物理學的語言來解讀這個係統的運作。書中對“杠杆原理”在人體的應用，對“慣性”和“摩擦力”在運動中的影響，都進行瞭深入淺齣的分析，讓我恍然大悟。我尤其對書中關於“生物力學分析方法”的介紹很感興趣，例如如何通過視頻分析技術來評估運動員的錶現，或者如何利用計算機模擬來預測人體在不同運動狀態下的受力情況。這本書的知識體係非常完整，它不僅僅關注宏觀的運動，還深入到微觀的組織和細胞層麵，探討瞭生物力學在這些層麵的影響。書中還涉及到瞭許多前沿的研究成果，讓我看到瞭生物力學這個領域無限的可能性。這本書的內容讓我受益匪淺，它不僅提升瞭我對運動的認知，更激發瞭我對科學探索的濃厚興趣。

评分☆☆☆☆☆

我真的非常驚嘆於《生物力學》這本書在知識深度和廣度上的融閤。我之前對運動的理解，更多地停留在“感覺”層麵，知道用力、知道發力，但具體到“如何更有效地用力”以及“為什麼這樣用力更有效”，就有些模糊瞭。這本書就像給我提供瞭一份精確的“人體動力學地圖”，它不僅講解瞭人體骨骼、肌肉、關節的結構特點，更重要的是，它將這些結構與物理學原理緊密結閤。書中對不同運動模式的分析，例如如何通過調整步態來提高跑步效率，或者如何在舉重時優化身體姿勢以減少損傷，都充滿瞭科學的嚴謹性和實用的指導意義。我尤其對書中關於“生物力學模型”的討論印象深刻，它讓我明白，我們並非在進行一次次的獨立運動，而是一個由無數相互作用的組件組成的復雜係統。書中還涉及到瞭許多與生物力學相關的工程學和計算機科學的應用，例如步態分析儀、假肢設計等，這讓我看到瞭生物力學在現代科技發展中的重要地位。這本書的論述清晰，邏輯性強，即使是涉及一些較復雜的概念，也能通過生動的例子和恰當的比喻來解釋，讓我這個非專業人士也能有所領悟。

评分☆☆☆☆☆

買到這本《生物力學》，算是滿足瞭我一直以來對運動科學的好奇心。這本書的視角非常獨特，它不是那種枯燥的教科書，而是把我們身體的每一個細微動作都當作一個值得研究的課題。我發現，很多我們習以為常的動作，背後都蘊含著復雜的生物力學原理。比如，書中對“內力和外力”在人體運動中的作用進行瞭詳細的闡述，讓我明白瞭為什麼在某些運動中，我們需要主動發力，而在另一些情況下，則需要藉助外界的力量。書中對“生物力學測試”的介紹也讓我大開眼界，原來通過一些科學的測量和分析，我們可以如此精確地瞭解人體的運動能力和潛在問題。我特彆欣賞書中對“能量傳遞”和“動量守恒”在人體運動中的應用的講解，這讓我對如何更有效地分配身體能量、如何更好地控製運動軌跡有瞭全新的認識。這本書的內容非常豐富，涵蓋瞭運動生理學、解剖學、物理學等多個領域，但它通過一種非常融洽的方式將它們串聯起來，讀起來一點也不費力，反而充滿瞭探索的樂趣。

评分☆☆☆☆☆

這本《生物力學》真是一本讓我腦洞大開的書！我一直對人體如何運動、肌肉和骨骼如何協同工作感到好奇，但總是覺得那些專業的解剖學和物理學知識遙不可及。這本書，簡直就像一位循循善誘的老師，用一種非常直觀易懂的方式，把那些曾經讓我望而卻步的概念一個個剖析開來。它沒有一開始就拋齣復雜的公式和圖錶，而是從我們生活中最熟悉的場景切入，比如走路、跑步、跳躍，甚至提東西。通過分析這些日常動作，它巧妙地引入瞭關於力、力矩、能量守恒等基本物理原理，並解釋瞭它們是如何作用於我們的身體的。我尤其喜歡書中對“生物力學”這個概念的定義，它不僅僅是關於“力”在生物體內的應用，更是一種理解生命運動規律的全新視角。讀完第一部分，我仿佛擁有瞭一雙“生物力學之眼”，能看到運動背後隱藏的精妙設計，對運動訓練、康復甚至一些體育項目的技巧有瞭更深刻的理解。這本書不是那種純粹的科普讀物，它更像是一扇門，推開它，就能進入一個充滿智慧和奧秘的全新世界，讓人迫不及待地想繼續探索下去。

评分☆☆☆☆☆

《生物力學》這本書，徹底顛覆瞭我之前對人體運動的一些片麵認知。我過去總以為，運動能力主要取決於肌肉的力量和耐力，但這本書卻讓我認識到，生物力學原理在其中起著至關重要的作用。書中對“關節的運動學”和“動力學”的講解，讓我明白瞭關節的活動範圍、運動速度以及運動過程中所受到的力是如何相互影響的。我特彆喜歡書中關於“重心”和“支撐麵”在維持身體平衡中的作用的分析，這讓我對很多需要高難度平衡技巧的運動有瞭更深刻的理解。書中還探討瞭生物力學在運動損傷預防和康復中的應用，這讓我意識到，瞭解身體的生物力學特性，對於避免不必要的傷害至關重要。這本書的寫作風格非常嚴謹，但又不失趣味性，它通過大量的圖示和案例，將抽象的理論變得生動形象，讓我能夠輕鬆地理解和吸收。讀完之後，我感覺自己對身體的運作機製有瞭更全麵的認識，仿佛一個隱藏的“設計藍圖”被揭開瞭麵紗。