[科普中国]-冲击生物力学

人体冲击生物力学主要是研究高速短时间载荷对人体损伤的问题。冲击伤是由冲击波引起的损伤，它是由冲击波在体内传播导致的。冲击生物力学是研究冲击损伤机理、人体组织力学响应以及人体耐受性等领域的生物力学，它在康复工程、死亡保护、军事航天、运动医学等领域具有广泛的理论和应用价值。冲击生物力学的研究方法主要分为三种：生物模型研究方法、机械模型研究方法和数字模型研究方法。

冲击生物力学的研究内容冲击生物力学研究内容大致分为五个方面，即损伤机理，生物力学响应，人对冲击耐力、人体冲击代用品及损伤防护。损伤机理是探究人体解剖和功能损害的力学因素，它是冲击损伤生物力学研究的基础。目前的研究认为, 钝器冲击损伤机理是组织的变形或应变程度超过了它的自然恢复极限。生物力学响应是指由于力作用而引起的人体组织或器官形状改变的时间历程。冲击生物力学响应的测量与分析是建立数学模型的前提, 也是制定损伤评定标准的基础。损伤等级的制定使肌体损伤程度实现量化。耐受性是指身体或身体局部能够抵抗特定损伤等级的力或加速度水平。这个特定的等级因年龄、性别、体质存在着个体差异, 因此现在把耐受性理解为对给定损伤水平下发生特定损伤概率所对应的力或加速度水平。冲击损伤生物力学研究的最大困难在于不能对活人进行有损伤性的实验研究。因此, 必须借助于其它手段进行研究, 包括志愿者实验、人尸体实验、假人实验、动物实验、数学模型等。就代用品而言，假人是进行系统动力学环境评价以及防护性能评价的理想的代用品。人的代用品的另一种形式是数学模型。数学模型可以从理论上预测损伤事件的可能性，可以减少复杂实验的次数并节省经费。保护人体在冲击环境中不受伤害或降低伤害的程度是冲击损伤生物力学研究的最终目的。

扩展阅读和参考文献：[1] 成自龙. 人体冲击生物力学研究进展. 第四届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集，1999: 10

[2] 刘炳坤. 冲击损伤生物力学研究进展. 航天医学与医学工程. 1999, 12(1): 62-65.

[3] 王丽珍. 啄木鸟头部抗冲击性生物力学研究. 北京航空航天大学博士论文, 2011.

[4] 刘笑宇. 眼损伤的生物力学研究. 北京航空航天大学博士论文, 2014.

[ 5] Alber t IK .Prog ress of research on impact biomechanics.J of Biomechanical Engineering , 1993, 115(4B): 582-587

[6] David CV , Albert IK , John WM .Injury biomechanics research :an essential element in the prevention of trauma[ J] .J of Biomechanics, 1989, 22 :403-417

本词条内容贡献者为:

刘笑宇 - 讲师 - 北京航空航天大学生物与医学工程学院樊瑜波 - 教授 - 北京航空航天大学生物与医学工程学院王丽珍 - 讲师 - 北京航空航天大学生物与医学工程学院