Биомеханика — это раздел биофизики, изучающий механические свойства живых тканей, органов и организма в целом, а также происходящие в них механические явления (при движении, дыхании и т.д.). Пользуясь методами теоретической и прикладной механики, эта наука исследует деформацию структурных элементов тела, течение жидкостей и газов в живом организме, движение в пространстве частей тела, передвижение тела в пространстве и т.п. На основе этих исследований могут быть составлены биомеханические характеристики органов и систем организма, знание которых является важнейшей предпосылкой для изучения процессов регуляции.
Особенно плодотворно применяется классическая механика твердого тела в изучении движений человека. Часто под биомеханикой понимают именно это ее приложение. При изучении движений биомеханика использует данные антропометрии, анатомии, физиологии нервной и мышечной систем и других биологических дисциплин. Именно поэтому часто, может быть, в учебных целях, в биомеханику опорно-двигательного аппарата (ОДА) включают его функциональную анатомию, а иногда и физиологию нервно-мышечной системы. Деятельность нервно-мышечной системы отражается во временной, кинематической и динамической структурах движения. Благодаря этому отражению возможно с помощью биомеханических методов исследования получать информацию о регуляции движений и ее нарушениях. Такой возможностью широко пользуются для диагностики заболеваний, контроля результатов лечения, двигательных навыков и обученности у инвалидов, спортсменов и космонавтов, в нейрофизиологических исследованиях.
Сфера приложения этой науки гораздо шире изучения ОДА. Биомеханика включает изучение дыхательной системы, системы кровообращения, специализированных рецепторов и т.д. Интересные данные получены при изучении эластичного и неэластичного сопротивления грудной клетки, движений газов через дыхательные пути, также изучаются биомеханические свойства живых тканей и их реакции на механические воздействия. Полученные знания о деформационных свойствах тканей помогают решению некоторых практических задач: в частности, они используются при создании внутренних протезов (клапаны, искусственное сердце, сосуды, суставы и проч.) и экзопротезов конечностей. Биомеханика находится на стыке разных наук: физики, биологии, физиологии, математики, медицины. Она вовлекает в свою сферу различных специалистов, таких как инженеры, технологи, конструкторы, программисты, врачи, специалисты по физкультуре и спорту и др.
Таким образом, специфическим объектом познания биомеханики, то есть кругом явлений и процессов, закономерности которых изучает эта наука, являются механические свойства живых тканей, все виды механических движений в живых организмах и их взаимосвязи.
В настоящее время основное направление развития медицинской науки связано с изучением молекулярных и биохимических процессов и, соответственно, с разработкой новых лекарственных средств, влияющих на эти процессы. К сожалению, у будущих врачей складывается убеждение, что основные процессы в организме человека — химические. На самом деле большая часть процессов в живом организме имеет физическую природу. Это не только механические перемещения на микро- и макроуровне, течение жидкостей и движение газов, но и различные электромагнитные излучения, электрические процессы, процессы поглощения, выделения и превращения энергии и проч. Следовательно, влияние на эти процессы с помощью физических методов может иметь лечебное действие. Кроме того, центральная нервная система (ЦНС) получает информацию о состоянии организма и внешней среды с помощью сенсорных рецепторов, большинство из которых — механорецепторы (все кожные и проприорецепторы, слуховые и вестибулярные рецепторы, механорецепторы сосудов). Регуляторные сигналы в организме не ограничиваются химическими (гормоны, нейротрансмиттеры и другие биологически активные вещества) и электрическими (потенциалы действия). Есть еще один вид важных сигналов для клеток — механические (из внешней среды и возникающие в самом организме), которым незаслуженно придается меньшее значение. Основные органеллы (цитолемма, цитоскелет, мембрана ядра) всех клеток организма обладают механочувствительностью, и механические сигналы важны для регуляции роста, развития, дифференцировки и функционирования тканей и органов.
Именно биомеханика вместе с физиологией и анатомией является теоретической основой для разработки профилактических мероприятий (физические упражнения), различных методов лечения и реабилитации (физиотерапия, массаж, мануальная терапия, остеопатическая коррекция, кинезитерапия и т.п.). Биомеханика подробно изучается в спортивных вузах и активно используется в спортивной медицине. Однако эта дисциплина мало представлена в программах обучения врачей. Вследствие этого большинство учебников по биомеханике либо написаны физиками и изобилуют огромным количеством формул, которые трудны для восприятия студентами медицинских вузов, либо предназначены для спортивных вузов, и, соответственно, в них подробно рассматриваются биомеханика ОДА, физические упражнения и специфика различных видов спорта. Кроме того, существующие учебники по биомеханике делают огромные неоправданные экскурсы в анатомию и физиологию.
Данный учебник написан с учетом специфики обучения в медицинских вузах и в первую очередь предназначен для студентов специалитета по остеопатии. В первых главах представлены элементы классической механики. Далее рассматриваются основные физические свойства живых тканей, биомеханика ОДА в статике и динамике, биомеханика дыхательной и сердечно-сосудистой систем и другие вопросы, важные для обучения и практической работы врачей разных специальностей. Большое внимание уделено описанию ОДА как биомеханической системы, сделан акцент на его анатомо-функциональном единстве.