01 / 导读
导读
引用
Fung, Y. C. (1993). Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues (2nd ed.). Springer.
章节概要
本书是作者三卷本生物力学著作的第一卷；另两卷是 Biodynamics: Circulation 和 Biomechanics: Motion, Flow, Stress, and Growth。本书的主题是活体组织的力学性质，方法是为每种材料建立联系应力与应变的本构方程。十二章的顺序，先是历史和本构方程的概念，再经由流体与细胞，最后到软组织和硬组织。第二版约 570 页。
第1章：Introduction: A Sketch of the History and Scope of the Field
以对该领域历史与范围的概述开篇。
第2章：The Meaning of the Constitutive Equation
说明什么是本构方程，以及为什么它是描述材料的起点。后面各章依次以此眼光讨论一种又一种材料。
第3章：The Flow Properties of Blood
讨论血液的流动性质，这是第一种被详细考察的材料。
第4章：Mechanics of Erythrocytes, Leukocytes, and Other Cells
由作为整体流体的血液转向其中单个细胞及其他细胞的力学。
第5章：Interaction of Red Blood Cells with Vessel Wall, and Wall Shear with Endothelium
考察血细胞与血管壁的相互作用，以及流动血液施加的壁面剪切力对内皮的作用，把流体与细胞各章同血管连接起来。
第6–7章：Bioviscoelastic Fluids; Bioviscoelastic Solids
两章讨论黏弹性行为，先是生物流体，然后是生物固体。二者把本构方程的讨论扩展到与时间相关的行为。
第8章：Mechanical Properties and Active Remodeling of Blood Vessels
讨论血管的力学性质及其主动重塑。
第9–11章：Skeletal Muscle; Heart Muscle; Smooth Muscles
三章分别讨论三类肌肉。
第12章：Bone and Cartilage
以骨与软骨结束全卷。
核心概念
第1–2章：范围与本构方程
- 本构方程：联系应力与应变（对流体则是变形率）、刻画材料特性的关系式。
- 三卷本计划：本卷讨论材料性质；循环系统以及运动、流动、应力和生长等更广的问题，由作者的另两卷处理。
第3–5章：血液与细胞
- 血液的流动性质：血液作为流体的流变学。
- 细胞力学：把红细胞、白细胞和其他细胞看作可变形的物体。
- 壁面剪切与内皮：流动血液与血管内衬之间的相互作用。
第6–8章：黏弹性与血管
- 生物黏弹性：生物流体和固体随时间变化的行为。
- 主动重塑：血管性质随条件而改变。
第9–12章：肌肉、骨与软骨
- 肌肉类型：骨骼肌、心肌和平滑肌分章讨论。
- 骨与软骨：最后一章把两种组织放在一起讲。
评析
优点
- **目标明确。**序言说明，写作目的是从生物工程、生理学和医学的立场提供对生物力学的全面看法，并通过一系列问题与例子来发展力学。
- **一以贯之的主线。**第2章阐明本构方程的含义，其余各章依次讨论血液、细胞、血管、肌肉、骨和软骨，全书因而是一个前后一致的整体。
- **覆盖的组织广泛。**目录在一卷之内涵盖流体、单个细胞、血管、三类肌肉、骨与软骨。
- **为新成果作了修订。**第二版序言说，1980 年代影响人们理解组织力学性质的进展已作详细介绍，参考文献也已更新。
局限
- **默认读者掌握较深的力学。**序言写明，力学方面的预备知识相当于作者的 A First Course in Continuum Mechanics（第3版，1993）的水平。读者开始前需要具备连续介质力学。
- **三卷中的一卷。**循环以及运动、流动、应力和生长等问题在其他卷中，因此单凭本书不构成完整的生物力学课程。
- **内容已旧。**第二版出版于 1993 年，参考文献也止于当时，此后的实验与计算工作不在其中。
- **按组织组织章节。**各章依组织类型排列，所以最适合已经知道自己需要哪种材料的读者；它更像一部专著，而不是入门教材。
在课程中的定位
在生物力学课程中，这是关于组织性质的专著。Knudson 的 Fundamentals of Biomechanics 以人体运动为中心，Özkaya 等人的 Fundamentals of Biomechanics: Equilibrium, Motion, and Deformation 在入门层次讲授分析人体所需的力学；二者都是自然的第一本书。Ethier 与 Simmons 的 Introductory Biomechanics: From Cells to Organisms 以及 Humphrey 与 O'Rourke 的 An Introduction to Biomechanics: Solids and Fluids, Analysis and Design 是发展连续介质力学的课程教材，Biomechanics: Principles and Applications 则是对该领域的宽广论述。
Fung 的这一卷应排在其中一本之后。当问题是血液、血管壁、肌肉或软骨的本构定律从何而来、背后有什么证据时，就该来读它。
如何使用本书
本书面向已掌握连续介质力学和一些生理学的生物医学工程、机械工程和生理学方向的研究生与研究人员。对建立组织或器官行为模型、需要追溯本构假设的人也有用。
实用安排：
- **核心：**先读第1章和第2章，因为它们确立了方法，然后读与自己关心的组织相关的章节。关注心血管力学的读者读第3至5章和第8章；关注软组织建模的读者再加上第6、7章。
- **肌肉、骨与软骨：**第9至12章分别讨论不同的组织，读者可以直接跳到与项目相关的那一章。
- **配合使用：**手边备一本连续介质力学教材，用于符号与背景知识，并按序言的意图做习题。该套书的另两卷涵盖循环以及运动、流动、应力和生长等更广的问题。
读每一章时都问同样三个问题：用了什么实验，提出了什么本构形式，这种形式的有效范围受什么限制。