《生物医学工程》-课件教程精品.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 四、肺泡和毛细血流之间的气体交换 肺泡与毛细血管壁之间有一薄层水样组织液。 整个气体交换过程包括下列步骤： （1）通过肺泡膜的气体（纯）扩散； （2）间隙液薄层内的气体扩散； （3）通过肺毛细血管壁的气体交换； （4）肺毛细血管内气体在血浆中的对流扩散； （5）通过红细胞膜的扩散； （6）红细胞内部液体中的气体扩散； （7）红细胞内的化学反应，包括：血红蛋白与氧、CO2的化合和分解，以及CO2与水的化合； （8）毛细血液流动。 气体各组元的对流与扩散问题 单纯的气体扩散问题 化学反应的动力学问题 静压梯度作用下的迁移运动 §2.９ 器官力学的几个方面 一、耳蜗力学 听觉器官——耳——由外耳、中耳、内耳三部分构成。 声信号（压力脉动）?外耳空气?鼓膜?鼓膜振动?中耳的一套精巧机构?内耳卵圆窗?耳蜗?毛细胞把声信号传入中枢?听觉。 “听觉灵敏”的两层含义： （1）作为频率分辨器官，耳对于频率具有高度灵敏的鉴别能力； （2）对振动幅度亦具有高度灵敏的鉴别能力。 （一）耳蜗的解剖特点和超微结构 （自学） （二）耳蜗管内的波传播 耳蜗力学获得进展，取决于： 基底膜振动的在体测量（用显微外科手术）?确定基底膜位移和振动速度?在体基底膜的力学性质。 力学原理如下： （1）耳蜗基底膜力学性质各向异性，且自蜗底?蜗顶刚度递降；见耳蜗展开图； （2）耳蜗管-对管腔内流体共膜运动引起的波在其间传播，具有色散特性，耳蜗基底膜任一位置，都有一个相应的、确定的特征频率； （3）传入的声信号中，相应频率的分量的能量都向相应特征位置聚集，然后通过内毛细胞传入中枢。 （4）传入耳的声信号，将按其频率在耳蜗基底膜的特定位置聚集，并被感知。 （三）小振幅下的非线性响应 （自学） 这就是我们的听觉具有灵敏的频率选择特性的生物力学原理。 二、脊柱力学 脊柱系统： 构造 脊椎骨、前后纵韧带 维系脊椎，使具有稳定性 承受载荷，保护脊髓 33块脊椎骨+23个椎间盘 颈椎7c 胸椎12T 腰椎5L 骶椎5 尾椎4 （一）脊椎的力学性质 1. 椎骨的力学性质： 数据很多。 依皮质骨、松质骨、骨的理化性质而有较大区别。 （来自尸体的不同数据） 2. 椎间盘的力学性质 由纤维环和髓核（流体）构成。 椎间盘整体是有粘弹性的。 （二）前、后纵韧带的力学性质 测量数据比较散布。 力学性质复杂 在冲击波作用下，人体最容易受损伤的器官是肺和耳。 汽车撞击/撞车可能导致肺损伤而水肿。 机理？在一些假设下，具有一些推断。 （自学） 三、肺的冲击损伤 §2.１０ 应力和生长 　　心脏肥大——血容量增大引起心室容量增大；血压增高引起心肌增厚及心肌纤维变粗； 　肺重建——去掉一叶肺，它会组织增生直到与切除前的重量差不多； 　血管重建——供氧量变化，血管（管径、外周平滑肌等）随之变化； 　最大-最小原理——松质骨的结构与压力线相当，使能用最少的材料来承受外力的载荷。亦即：功能适应性原理。 　骨折的愈合——折裂骨组织周围的良好的血流灌注状态、充分的营养和O2供应，可促进骨愈合。 　流体动力对细胞生长的影响——例子： 　　人体增高术——剥开肌肉，加固定板撑住骨头一段时间，骨变细变长，后取下固定板。 作 业 1、生物力学有哪些主题内容？ 2、生物力学的力学基础是什么？请简述。 3、硬组织、软组织、血管和关节软骨的力学性质有哪些表现？ 4、简述红细胞的特性、功能和易变形的原因？ 5、白细胞具有怎样的力学性质，血液在血管里流动时白细胞流变行为如何？ 6、血小板的生物学性质有哪些表现？ 7、简述多普勒超声法测量血液流动速度的原理？ 8、简述心脏内血液流动的特征以及控制环节，心脏和心瓣的流体力学问题表现在哪些方面？ 9、简述呼吸道内的空气流动规律，支气管