什么是骨与关节的生物力学

‘壹’ 关于骨头的科学知识有哪些

人体的每一个部位都要靠骨头来支撑，骨头的形态也多种多样，人体一共有206块骨头，分为颅骨、躯干和四肢3个大部分。它们分布在全身各个部位，支撑着身体，保护身体的内部器官。

人体所有的骨头，从形状和大小上各不相同。从大小上来说，有的比较大，如腿上的胫骨、肱骨等，有的很小，如脚上的趾骨等。从形状上，大致可分为5种：长骨、短骨、扁骨、不规则骨和含气骨。

‘贰’ 骨骼是由哪些物质构成的

骨俗称骨头，是人体组织中人们非常熟悉的结构。人类自身的骨骼通常是可摸而不可及的。普通人最常接触骨的场合是在餐桌上。除了猪、牛、羊、蛇、鱼等常见的内骨骼外，虾、蟹、蛏、龟等的壳则属于外骨骼。餐桌上大部分会卡牙齿或梗喉咙的硬东西都是骨。

从生物进化的角度来说，外骨骼的出现要远远早于内骨骼，许多无脊椎的动物，如昆虫类，它们体外具有关节的甲壳质壳就属于外骨骼，乌龟的壳是由皮肤骨化而来的，属于皮化骨。外骨骼也好，内骨骼也好，它们最基本的功能有两个方面，一是保护功能，二是运动功能。低等动物外骨骼的保护功能是明显的，其运动功能是则有骨骼内附着的肌肉来完成，鲜美的螃蟹脚其实都是它的肌肉。

与其他脊椎动物一样，人类的骨骼也是位于肌肉内进化来的，属于内骨骼。但是，人类骨骼的来源是非常复杂的，例如，头颅骨的浅表位置反映了它的进化根源，与乌龟的壳一样，人类的上颌骨、下颌骨、锁骨和牙齿的牙质也与皮肤同源，都属于皮化骨。还有一些骨头，如听小骨、舌骨、喉软骨，以及鼻腔的骨和软骨，则与鱼类鳃部骨骼的起源相同。另一些骨头，如髌骨以及很多的籽骨，是由肌肉或肌腱的骨化而产生的。人类内骨骼的许多特点也有保护功能，有时甚至掩盖了其运动功能。例如，颅骨和椎柱骨就有非常突出的保护功能，使大脑和脊髓能够经得起各种运动的震荡和冲击。

人类的骨骼复杂而饶有趣味，就让我们离开餐桌，来认识一下支撑我们整个身体的骨架吧。

骨骼由骨与关节组成，全身各骨借助关节相连形成骨骼，构成骨支架，使我们有了人的基本样子，同时也构成了运动系统最重要的组成部分。骨骼支持体重，保护心、脑、肺等器官。骨骼上有肌肉附着，在神经系统支配下，以关节为枢纽通过骨骼肌的协调动作而进行活动。

要进一步认识人类骨骼，就不能不先看一看骨的基本结构。

• 骨密质与骨松质 从组织学上来说，骨是一种器官。完整的骨包括外层的骨膜、骨质、内含的骨髓、血管、淋巴管和神经等。如图所示，骨质包括骨密质和骨松质。骨密质质地坚硬，分布于骨质的表面，耐压性很强，平时最常说的骨头其实就是指这一层煮不烂的骨密质，它由大量的骨细胞组成。由骨密质围成的腔被称为髓腔，里面就是呈海绵状的骨松质，由交织的骨小梁构成。因为骨小梁的排列与骨承受的压力和张力相一致，所以骨松质也同时承受较大的力量。骨髓充填于髓腔和骨松质的间隙里，其中具有丰富的血管、淋巴和神经，使骨进行新陈代谢和生长发育的场所，能够对骨进行修复、再生和改建。另外，骨髓还具有造血的功能。

• 成骨细胞与破骨细胞 紧贴骨密质外面包着的一层膜就是骨外膜，髓腔内还有一层薄的骨内膜。在骨外膜和骨内膜中含有一种能够生成骨的细胞，称为成骨细胞，这种细胞具有使骨骼生长的功能。有趣的是，在骨外膜中还有另外一种专门破坏骨细胞的细胞，称为破骨细胞。这两种细胞作用相反又相互依据。成骨细胞像建筑工人，不停地生成新的骨组织，破骨细胞则像维修工人，不停地清除老化、死亡、破碎的骨结构，并且还负责拆除“违章建筑”，就是除去不需要的多余的骨组织，从而使骨的整体结构更符合生物力学的需要。正常情况下，两种细胞之间处于动态的平衡之中，完成骨的生长发育的新陈代谢。骨折之后，成骨细胞首先启动，从而促使新骨痂的生成，即骨折的愈合。但是，股痂只是恢复了骨的连续性，往往不符合生物力学的需要，改建塑形的过程则必须有破骨细胞的参与才能完成。

• 骨外膜 成骨细胞和破骨细胞是骨折之后骨愈合和塑形的主要力量。所以，在骨折的治疗中，不能随意地损伤骨膜。骨外膜由纤维结蒂组织构成，含有丰富的神经、血管，对骨的营养、再生和感觉具有重要作用。骨折时会感到剧烈的疼痛，并不是骨的折断本身引起的，而是骨外膜中丰富的神经受到损伤刺激所致。

• 骨基质 骨质中除了骨细胞以外的物质就是骨基质，其中含有大量的钙和磷，参与人体的代谢调节。骨基质由骨细胞生成，基质成分的改变其实仍然是成骨细胞与破骨细胞之间动态平衡变化的结果。老年人中常见的骨质疏松症最基本的改变，就是骨基质中钙含量的下降。

• 骨的化学成分 主要是有机质和无机质。有机质有胶原纤维和糖蛋白，赋予骨弹性和韧性。无机质主要是碱性磷酸钙，使骨坚硬。幼儿骨的有机质、无机质各占一半，因而骨骼柔软，容易变形，不容易骨折，即使发生骨折也常常折而不断，称为青枝骨折。成年人有机质与无机质之比为 3 ∶ 7 既柔韧又坚硬，最为合适。老年人骨的无机质变多，而有机质变少，因而较脆，容易发生骨折。锻炼可以促进骨的发育和改建，长期不活动会导致骨质疏松。

• 骨的外形 骨的外形可谓千姿百态，在解剖学上一般把它们分为四类：第一类是长骨，呈长管状，分布于四肢，如股骨、尺骨、桡骨等，是骨折最常发生的部位；第二类是短骨，主要分布于碗部和足部，数量较多；第三类是扁骨，如肋骨、颅骨等；第四类是不规则骨，如椎骨和髋骨等，这也是骨折经常发生的部位。

• 骨的数量 正常成年人全身共有 206 块骨，按照它们各自所处的不同部位和功能，可以分为颅骨、躯干骨和四肢骨。颅骨保护着脑，当头部受伤时，脑部的损伤往往比颅骨本身的受损要重得多。在本书中，主要介绍躯干骨和四肢骨骨折的情况。

• 躯干骨 包括胸骨、肋骨和椎骨。其中，肋骨有 121 对， 24 根，大家比较熟悉，胸口正前方比较平坦的那块骨就是胸骨，胸骨、肋骨和后方的椎骨共同围成胸廓，保护里面的心和肺等脏器。胸骨和肋骨的骨折会不同程度地影响呼吸功能，肋骨骨折的段端有时还会刺伤它们所包容的脏器，如肺、肝、脾等。

• 椎骨 就是平常所说的背脊骨，共有 33 块，包括 7 块颈椎、 12 块胸椎、 5 块腰椎、5 块骶椎和 4 块尾椎。其中， 5 块骶椎融合成一块骶骨， 4 块尾椎融合成一块尾骨。从上到下的各节椎骨在外形上有一定的变化，从中可以知道，我们在背后摸到的所谓背脊骨，其实只是椎骨的棘突部分。椎骨的外形奇特，但它们依靠关节和韧带的连接形成椎管，里面所容纳的脊髓和马尾神经都属于中枢神经的一部分。脊髓沿路发出很多脊神经，从椎骨之间的间隙和骶孔中穿出，分布于各处。所以，椎骨的骨折，如果骨折块有移位，就容易对神经根或脊髓造成压迫，导致相应的症状，如截瘫等，有时甚至会发生生命危险。

• 四肢骨 又分为上肢骨和下肢骨。其中，上肢的肱骨、尺骨、桡骨，下肢的股骨、胫骨、腓骨及组成手、脚的各个骨又被称为自由肢骨。肩胛骨、锁骨和髋骨则被称为肢带骨，它们将自由肢骨与躯干骨相连接。四肢骨是劳动和运动时主要的活动部分，也最容易受到伤害，因此骨折也最为多见。

• 关节 把骨与骨之间相连接的结构就是关节，骨折时也可能同时累及关节，称为关节内骨折，治疗上比较困难，而且治疗要求也比较高。有时外伤还会引起骨与骨之间的关系不在正常位置，就是所谓的“脱骱”，也就是关节脱位。

‘叁’ 简述骨的功能适应性，此为一简答题（生物力学），快考试了，求大家多帮帮忙

骨作为活的组织可以根据周围的力学环境调整自身的结构和形态，以便用最优的结构形式承受载
荷，即以最少的结构材料获得最大的结构强度，把骨的这种性能称为功能适应性，这种结构的调整过程被称为骨再造或骨重建。

自从Wolff定性地描述骨再造以来，一些学者试图把此过程用数学公式进行定量的描述，由此形成两种主要的骨再造理论。

一种是位置特定理论Site-specific theory (Cowin andHeges;Hart etal; Huiskes et al)，另一种是自优化理论Self-optimization theory (Huiskes et al;Carter et al; Beaupre et al; Weinans et al) 。

Cowin 等人使用位置特定理论模拟了非正常状态下骨的再造行为，如带有骨内植入物的骨再造行为，把长骨骨干抽象成厚壁圆筒，对骨干形状的变化进行预测等。
Huiskes 等人使用自优化理论研究了股骨植入物周围骨吸收与应变遮挡的关系及股骨组织的密度分布。

‘肆’ 解剖学如何分析运动与健康

目的
运动动作的解剖学分析也是人体运动学的解剖学部分（见运动生物力学），其目的是从人体结构的角度分析运动动作的规律性，为学习和提高动作质量提供理论依据。

分析
运动动作虽然有多种多样，但从人体结构角度分析，它具有一定的规律性。任何动作都是以肌肉收缩为动力，牵引骨骼，围绕关节而运动的。骨与关节是运动的被动部分，肌肉则是主动部分。肌肉在人体运动中处于重要位置。分析运动动作时，其重点为肌肉。因此，在进行动作分析之前，必须先了解肌肉的功能。

肌肉由许多肌纤维构成。在做动作时，肌纤维可以缩短，也可以被动地伸长，还可以处于既不缩短也不伸长的状态。肌纤维处于缩短状态时所做的工作叫做克制工作，这是运动动作中较常见者，如三角肌纤维收缩就可使两臂侧平举。肌纤维处于伸长状态时所做的工作叫退让工作，在负重的情况下缓慢地屈肘关节，使上臂后面之肱三头肌纤维被拉长时所做的工作，就属此类。做克制工作和退让工作时，肢体是处于运动的状态，所以这种产生运动的工作又称为动力工作。与此相反的另一种工作为静力工作，即肌纤维长度不变，既不缩短也不伸长，可是肌肉的紧张程度（张力）增加，如两臂保持侧平举时，三角肌纤维长度不变，但其张力增加，以克服两臂下垂的重力，就属此类。

每个关节的运动，都不是单纯地由一块肌肉来完成，而是由一群肌肉完成的。而在这一肌群中各个肌肉所起的作用又不完全一样，其中直接完成动作的肌肉叫原动肌，与其作用相反的肌肉叫对抗肌。例如屈肘时，上臂前面的肱二头肌、肱肌和前臂外侧的肱桡肌是屈肘的原动肌，而上臂后面的肱三头肌是屈肘的对抗肌，其肌纤维被拉长，但保持一定的紧张度，使屈肘时的原动肌在收缩过程中免于因动作过猛而受伤。有时在做某个动作时，只需一个关节运动，要求邻近的关节固定不动。以便使活动这个关节的肌肉能充分发挥力量。这种使邻近关节固定不动的肌肉，叫固定肌。如用力屈肘时要求肩关节固定，所以肩关节周围的肌肉则称为固定肌。

在分析运动动作时除了要注意肌肉收缩力以外，还要注意重力和摩擦力等。这些力产生于身体外部，因而称为外力。肌肉收缩力产生于身体内部，所以称为内力或肌力。内力和外力往往同时作用于人体，其作用的方向可以相同，也可以相反。

如果在肢体上两种力的方向相反，肌力大于外力时，肢体则朝着与外力相反的方向运动。例如作高抬腿跑时，大腿于髋关节处做向上屈的动作，其原动肌就是与重力相反的一侧的髂腰肌、股直肌(图1)等。若负重蹲起时，身体需由蹲位伸直向上，这时为了克服杠铃和身体各部分向下运动，则蹲起的原动肌主要为臀大肌、股四头肌和小腿三头肌(图2)。如果作用于肢体的两种力的方向一致,肢体运动速度则快,其原动肌则是位于肢体运动方向同一侧的肌群。例如，排球运动员在跳起正面扣球时，上肢在肩关节处作伸与内收动作，其重力也有使上肢向下的作用，所以上肢内收和伸的速度要超过重力向下的速度。这时扣球动作的原动肌，就是使上臂在肩关节处伸和内收的肌群,即胸大肌、背阔肌和三角肌(图3)等。如果作用于肢体时两种力的方向相同，而肢体运动速度慢于重力，则原动肌是位于肢体运动方向相反的一侧的肌群。例如在双杠上做双臂屈伸慢落下时，上臂在肩关节处外展和伸,重力也是使上臂在肩关节处外展和伸;为了提高训练效果，使身体下落速度小于重力速度，原动肌就是位于与肢体运动方向相反的一侧，即使上臂在肩关节处内收和屈的胸大肌和背阔肌。

‘伍’ 骨关节肌肉的生物力学特征

你是问骨？还是关节？还是肌肉？
这些问题不是一句两句能说清楚的。
建议从基础书籍学起。

‘陆’ 骨关节和肌肉在生物运动中的关系 对运动生物力学的理解

运动是肌肉牵拉骨绕着关节转动产生的.肌肉产生一个动力作用在骨上面,而关节给骨一个支点让其有规律的运动.所以用物理的话说：骨是杠杆,关节是支点,肌肉是动力
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‘柒’ 什么是骨质增生

骨质增生症属中医的"痹证"范畴，亦称"骨痹"。中医认为本病与外伤、劳损、瘀血阻络、感受风寒湿邪、痰湿内阻、肝肾亏虚
骨质增生病因
等有关。
1．
病理学：不规则的软骨损害，在负重区域的软骨下骨硬化、囊肿，边缘骨赘增生，干骺端血流增加及不同程度的滑膜炎。
2．
组织学：早期软骨表面碎裂、软骨细胞增生、软骨面纵向裂开、结晶沉积，同时存在着软骨修复、骨赘增生；晚期出现软骨的彻底破坏，表现为软骨硬化、软骨消失及软骨下局灶性骨坏死。
3．
生物力学：关节软骨的可伸张性、抗压力、抗剪切力及软骨通透性降低。软骨水分增加，过度肿胀，软骨下骨硬化。
4．
生化改变：蛋白聚糖的含量（浓度）下降，其分子大小和聚集度改变，胶原纤维的大小、排列以及基质大分子的合成和降解均出现异常改变。
5．营养学：骨质增生的根本原因是缺钙。是应力反应的结果。
颈椎骨质增生的病因
年龄因素、慢性劳损、外伤、咽喉部炎症、发育性椎管狭窄、颈椎的先天性畸形、代谢因素、精神因素等均能引起颈椎骨质增生。

‘捌’ 肩胛骨生物力学

肩胛骨的运动解剖
（一）JGJ肩关节
1、主要结构：由肱骨头与肩胛骨的关节盂借关节囊连接而成。
2、辅助结构：
（1）关节盂唇：由纤维软骨环构成。
作用：加深关节窝，使两关节面相适应。
（2）肌腱与韧带
①肱二头肌长头肌腱：起于盂上结节，从上方穿过肩关节。止于肱骨结间沟。
作用：从上方加固肩关节
②喙肱韧带：位于关节囊上方，起自喙突根部，止于肱骨大结节。
作用：可防止肱骨头向上脱位。
③盂肱韧带：位于关节囊前壁，起于关节囊前缘，止于肱骨小结节。
作用：加强关节囊前壁。
④喙肩韧带：横架喙突与肩峰之间。
作用：能防止肱骨头向上脱位
3、肩关节关节的运动
（1）绕冠状轴作屈伸：垫排球、跑步前后摆臂动作
（2）绕矢状轴作外展内收：两手侧平举或直立飞鸟动作、挥拍网球
（3）绕垂直轴作旋外旋内：健美操动作、铁饼预摆动作
（4）绕多个轴作环转：武术抡臂动作
（5）水平屈伸、水平外展：健美操动作、自游泳、侧平举
（二）ZGJ肘关节
1、主要结构：肘关节由肱尺关节、肱桡关节和桡尺近侧关节包在一个关节囊内构成复合性关节。
（1）肱尺关节：由肱骨滑车与尺骨的滑车切迹构成屈戍关节。
（2）肱桡关节：由肱骨小头与桡骨的关节凹构成 球窝关节。
（3）桡尺关节：由桡骨的环状关节面与尺骨的桡 切迹构成车轴关节。关节囊前后壁薄而松弛，两侧壁紧张形成侧副韧带。
2、关节的辅助结构
（1）尺侧副韧带：位于肘关节的内侧，起于肱骨内上髁，止于尺骨滑车切迹的内侧缘。
作用：从内侧加固关节。
（2）桡侧副韧带：位于肘关节的外侧，起于肱骨外上髁，止于尺骨桡切迹的前、后缘。
作用：从外侧加固关节。
（3）桡骨环韧带：两端附着于尺骨的桡切迹前后缘，与桡切迹共同组成一个纤维环包绕桡骨头。
作用：能在环内沿纵轴旋转而不易脱位。
3、肘关节的基本运动：
（1）绕冠状轴作屈伸运动：负重弯举、撑杆跳；
（2）绕垂直轴作旋前旋后：乒乓球正反手扣球、击剑.
（一）KGJ髋关节
1、关节基本结构：由髋臼和股骨头构成球窝关节。
2、关节的辅助结构
（1）髋臼唇附于：髋臼周缘的
结构：纤维软骨环 构成。
作用：有加深关节窝，增大关节稳固性的功能
（2）韧带
①骼股韧带：位于关节囊的前面，呈倒置“V”字形。起于髂前下棘；止于股骨转子间线。
作用：有限制髋关节过度伸和维持人体立姿势，是人体中最强大的韧带之一。
②耻股韧带：位于髋关节囊前内侧。起于耻骨上支，斜向外下方与髋关节囊 融合；止于转子间线下部。
作用：限制大腿在髋关节处过度外展和旋外。
③坐骨韧带：位于髋关节后面。起于坐骨体；止于大转子根部。
作用：限制大腿在髋关节处过度内收、旋内。
④股骨头韧带：位于关节腔内，一端附着髋臼，另一端附着股骨头凹。
作用：有滋着股骨头的血管通过，起着关节垫的作用。
3、关节的基本运动（了解）
（1）绕冠状轴佐屈伸运动：前后踢腿动作
（2）绕矢状轴作外收内展：侧踢腿运动
（3）绕垂直轴作旋内旋外：交叉步跑动作
（4）作环转：武术里合腿动作
（二）XGJ膝关节
1、关节的基本结构：由股胫关节和股髌关节构成的椭圆屈成关节。
（1）股胫关节：由股骨和胫骨相应的内、外侧髁关节面构成椭圆关节。
（2）股髌关节：由股骨的髌面和髌骨关节面构成屈戍关节。股胫关节头大，关节窝浅使两关节面不相适应，关节囊薄而松弛。
2、关节的辅助结构
（1）半月板：由2个纤维软骨板构成，垫在胫骨内、外侧髁关节面上，半月板外缘厚内缘薄。内侧半月板：呈“C”字形，前端窄后部宽，外缘中部与关节囊纤维层和胫侧副韧带相连。外侧半月板：呈“O”字形，外缘的后部与腘绳肌腱相连、前部与前交叉韧带相连。
作用：有加深关节窝，缓冲震动和保护膝关节的功能。
（2）翼状襞：位于髌骨下方的两侧，含有脂肪的邹襞。
作用：填充关节腔,增大关节稳固性，有缓冲震动功能。
（3）髌上囊和髌下囊：位于股四头肌腱与骨面之间。
作用：具有减少腱与骨面之间相互摩擦。
（4）加固关节的韧带
①前后交叉韧带：位于关节腔内，分别附着于股骨髁内侧面与胫骨髁间隆起。
作用：防止股骨和胫骨前后移位。
②腓侧副韧带：位于膝关节外侧稍后方。起于股骨外侧髁；止于腓骨小头。
作用：从外侧加固和限制膝关节过伸
③胫侧副韧带：位于膝关节的内侧偏后方。起于股骨内侧髁；止于胫骨内侧髁。
作用：从内侧加固和限制膝关节过伸
④髌韧带：位于膝关节的前方，为股四头肌腱延续部分。起于髌骨；止于胫骨粗隆。
作用：从前方加固和限制膝关节过度屈
（三）HGJ踝关节
1、基本结构：由胫骨下关节面和胫、腓的内、外踝关节面与距骨滑车构成屈戍关节。关节囊的前后壁薄而松弛，关节头前宽后窄。这样容易造成踝关节受伤。

2、辅助结构
①内侧韧带
位置：位于踝关节内侧的强大韧带。起于胫骨内踝，呈扇形向下；止于舟骨、距骨、跟骨的内侧。
作用：限制足过度外翻。
②外侧韧带有三条：距腓前韧带、距腓后韧带、跟腓韧带。
位置：起于腓骨外踝尖；止于距骨前、距骨后、跟骨。
特点：此韧带比较分散，较薄弱，过度内翻易损伤此韧带。例如球类、体操、田经等最多见外侧韧带损伤。
3、关节的运动特点
绕冠状轴作屈伸：勾足、绷足动作
内翻-— 足的内侧缘提起、外侧缘下降。
外翻----足的外侧缘提起、内侧缘下降。
XFJ斜方肌
（1）位于：颈部和背上部皮下，三角形阔肌，两侧相合斜方形。
（2）起止点：起于上项线、枕外隆凸，项韧带，第7颈椎和全部胸椎的棘突。上部止于锁骨外侧1/3，中部止于肩峰和肩胛冈上缘；下部止于肩胛冈下缘的内侧
（3）发展力量练习：飞鸟展翅，负重直臂、侧上举，提拉铃耸、肩，持哑铃扩胸。在儿童时期发展此肌，预防和矫正驼背。
2、XDJ胸大肌
（1）位于：胸廓前壁浅表，为扇形扁肌。
（2）起止点：锁骨部起于锁骨内侧半；胸肋部起于胸骨前面与第1—6肋软骨；腹部起于腹直肌鞘前璧上部。上下部肌纤维扭转180°换位交叉，止于肱骨大结节山嵴。
（3）辅助练习：仰卧推举发展该肌力量，拉力器练习发展伸展性。
3、BKJ背阔肌
（1）位于：腰背部皮下，上部被斜方加遮盖，是人体最阔肌。
（2）起止点：起自于下位6个胸椎和全部腰椎棘突、骶中嵴、髂嵴后部和10—12肋骨外面。上下部肌纤维扭转180°肌腱止于肱骨小结嵴
（3）辅助练习：引体向上、拉力器练习、拉象皮筋、爬杆等。
4、QJJ前锯肌
（1）位于：胸廓外侧面，为扁阔形肌肉。
（2）起止点：以第8—9个肌齿起于上 位第 8—9助的外侧面。上部肌纤维止于肩胛骨内侧缘；下部肌纤维止于肩胛骨下角前面
（3）辅助练习：推掌、冲 拳、推铅球

生物力学

生物固体力学是利用材料力学、弹塑性理论、断裂力学的基本理论和方法，研究生物组织和器官中与之相关的力学问题。在近似分析中，人与动物骨头的压缩、拉伸、断裂的强度理论及其状态参数都可应用材料力学的标准公式。但是，无论在形态还是力学性质上，骨头都是各向异性的。
20世纪70年代以来，对骨骼的力学性质已有许多理论与实践研究，如组合杆假设，二相假设等，有限元法、断裂力学以及应力套方法和先测弹力法等检测技术都已应用于骨力学研究。骨是一种复合材料，它的强度不仅与骨的构造也与材料本身相关。骨是骨胶原纤维和无机晶体的组合物，骨板由纵向纤维和环向纤维构成，骨质中的无机晶体使骨强度大大提高。体现了骨以最少的结构材料来承受最大外力的功能适应性。
木材和昆虫表皮都是纤维嵌入其他材料中构成的复合材料，它与由很细的玻璃纤维嵌在合成树脂中构成的玻璃钢的力学性质类似。动物与植物是由多糖、蛋白质类脂等构成的高聚物，应用橡胶和塑料的高聚物理论可得出蛋白质和多糖的力学性质。粘弹性及弹性变形、弹性模量等知识不仅可用于由氨基酸组成的蛋白质，也可用来分析有关细胞的力学性质。如细胞分裂时微丝的作用力，肌丝的工作方式和工作原理及细胞膜的力学性质等。
生物固体力学中关于骨的研究，可以追溯到19世纪，大量的研究者对骨组织进行了研究，直到19世纪末，Wollf提出了着名的Wollf's Law. 他认为骨组织是一种自优化的组织，其结构会随着外载的变化而逐渐变化，从而达到最优的状态。以后，研究者进行了大量研究，基于此定律提出了不少的理论及数学模型。其中较为着名教授有S.C Cowin ,D. R Carter , Husikes。在国内，吉林大学的朱兴华教授也做了大量工作。
生物流体力学
生物流体力学是研究生物心血管系统、消化呼吸系统、泌尿系统、内分泌以及游泳、飞行等与水动力学、空气动力学、边界层理论和流变学有关的力学问题。
人和动物体内血液的流动、植物体液的输运等与流体力学中的层流、湍流、渗流和两相流等流动型式相近。在分析血液力学性质时，血液在大血管流动的情况下，可将血液看作均质流体。由于微血管直径与红细胞直径相当在微循环分析时，则可将血液看作两相流体。当然，血管越细，血液的非牛顿特性越显着。
人体内血液的流动大都属于层流，在血液流动很快或血管很粗的部位容易产生湍流。在主动脉中，以峰值速度运动的血液勉强处于层流状态，但在许多情况下会转变成湍流。尿道中的尿流往往是湍流。而通过毛细血管壁的物质交换则是一种渗流。对于血液流动这样的内流，因心脏的搏动血液流动具有波动性，又因血管富有弹性故流动边界呈不固定型。因此，体内血液的流动状态是比较复杂的。
对于外流，流体力学的知识也用于动物游泳的研究。如鱼的体型呈流线型，且易挠曲，可通过兴波自我推进。水洞实验表明，在鱼游动时的流体边界层内，速度梯度很大，因而克服流体的粘性阻力的功率也大。小生物和单细胞的游动，也是外流问题。鞭毛的波动和纤毛的拍打推动细胞表面的流体，使细胞向前运动。精子用鞭毛游动，水的惯性可以忽略，其水动力正比于精子的相对游动速度。原生动物在液体中运动，其所受阻力可以根据计算流场中小颗粒的阻力公式(斯托克斯定律)得出。
此外，空气动力学的原理与方法常用来研究动物的飞行。飞机和飞行动物飞行功率由两部分组成：零升力功率和诱导功率。前者用来克服边界层内的空气粘性阻力；后者用来向下加速空气，以提供大小等于飞机或飞行动物重量的升力。鸟在空中可以通过前后拍翅来调节滑翔角度，这与滑翔机襟翼调节的作用一样。风洞已用于研究飞行动物的飞行特性，如秃鹫、蝙蝠的滑行性能与模型滑翔机非常相似。
运动生物力学
运动生物力学是用静力学、运动学和动力学的基本原理结合解剖学、生理学研究人体运动的学科。用理论力学的原理和方法研究生物是个开展得比较早、比较深入的领域。
在人体运动中，应用层动学和动力学的基本原理、方程去分析计算运动员跑、跳、投掷等多种运动项目的极限能力，其结果与奥林匹克运动会的记录非常相近。在创伤生物力学方面，以动力学的观点应用有限元法，计算头部和颈部受冲击时的频率响应并建立创伤模型，从而改进头部和颈部的防护并可加快创伤的治疗。
人体各器官、系统，特别是心脏—循环系统和肺脏—呼吸系统的动力学问题、生物系统和环境之间的热力学平衡问题、特异功能问题等也是当前研究的热点。生物力学的研究，不仅涉及医学、体育运动方面，而且已深入交通安全、宇航、军事科学的有关方面。
编辑本段中国研究
与中国传统医学结合
中国的生物力学研究，有相当一部分与中国传统医学结合。因而在骨骼力学、脉搏波、无损检测、推拿、气功、生物软组织等项目的研究中已形成自己的特色。
进行生物力学的研究首先要了解生物材料的几何特点，进而测定组织或材料的力学性质，确定本构方程、导出主要微分方程和积分方程、确定边界条件并求解。对于上述边界问题的解，需用生理实验去验证。若有必要，还需另立数学模型求解，以期理论与实验相一致。
其次作为实验对象的生物材料，有在体和离体之分。在体生物材料一般处于受力状态(如血管、肌肉)，一旦游离出来，则处于自由状态，即非生理状态(如血管、肌肉一旦游离，当即明显收缩变短)。两种状态材料的实验结果差异较大。
说明
生物力学的研究要同时从力学和组织学、生理学、医学等两大方面进行研究，即将宏观力学性质和微观组织结构联系起来，因而要求多学科的联合研究或研究人员具有多学科的知识。

‘玖’ 骨的力学特性是什么

骨和软骨是特殊的固体材料。它们和其他工程材料相比，最明显的特点是具有生命，不停地经历着复杂的物理、化学过程，以适应各种体外环境和内在环境。在生物力学中，研究骨和软骨的目的在于剖析骨和骨骼系统的力学性质，揭示骨骼生长、发育腑变、衰退和死亡同力学作用间相互关系，给出生命科学中这类力学问题的精确的定量分析。

建立本构关系是对骨和软骨这类生物材料进行力学分析首先要解决的问题。各种骨骼的构造形式，组成成分、个体形状等差别很大，以人体骨骼为例，颅骨、股骨、掌骨、脊椎骨的力学性质就有很大的差别，加上研究目的不同，因此需要采用不同的本构关系。目前，骨和软骨的本构关系和模型基本上还处在借用工程材料的本构关系的状态。尽管如此，据此做出的不少骨骼力学分析仍是很有意义的。对人体主要骨骼，如颅骨、股骨、脊椎骨、膝盖骨等作出的许多静力学和动力学的分析，与临床表现很接近。这些分析对于生物医学工程颇具指导意义。