Biomechanics of Soft Tissue in Cardiovascular Systems

Biomechanics of Soft Tissue in Cardiovascular Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer Verlag
作者:Ogden, Ray W. 编
出品人:
页数:394
译者:
出版时间:
价格:$ 179.67
装帧:Pap
isbn号码:9783211004555
丛书系列:
图书标签:
  • Biomechanics
  • Soft Tissue
  • Cardiovascular Systems
  • Hemodynamics
  • Tissue Mechanics
  • Modeling
  • Simulation
  • Physiology
  • Bioengineering
  • Medical Engineering
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具体描述

The book is written by leading experts in the field presenting an up-to-date view of the subject matter in a didactically sound manner. It presents a review of the current knowledge of the behaviour of soft tissues in the cardiovascular system under mechanical loads, and the importance of constitutive laws in understanding the underlying mechanics is highlighted. Cells are also described together with arteries, tendons and ligaments, heart, and other biological tissues of current research interest in biomechanics. This includes experimental, continuum mechanical and computational perspectives, with the emphasis on nonlinear behaviour, and the simulation of mechanical procedures such as balloon angioplasty.

结构生物学:从原子到系统的多尺度视角 本书旨在为研究人员、高级学生和专业人士提供一个关于结构生物学领域的全面而深入的指南。我们专注于阐释生命系统的复杂性如何从分子层面逐步涌现,直至形成完整的细胞、组织和器官功能。本书的叙述结构遵循从微观到宏观的渐进路径,强调不同尺度的结构信息如何相互关联、共同决定生物功能。 第一部分:分子基础与结构解析技术 本部分奠定了理解生物大分子结构的基础,并详细介绍了用于解析这些结构的尖端技术。 第一章:蛋白质与核酸的基本结构与构象动力学 本章首先回顾了氨基酸和核苷酸的化学特性及其形成多聚体的基本原则(肽键和磷酸二酯键)。重点在于蛋白质的四级结构——从一级序列到可观察的三维折叠状态的转变过程。我们将深入探讨α-螺旋、β-折叠以及复杂结构域的形成机制,并引入构象柔性的概念,解释结构如何适应功能需求。对于核酸部分,我们详细分析了DNA和RNA的拓扑结构,特别是tRNA、rRNA和mRNA在细胞功能中的形态学意义。 第二章:结构生物学的前沿实验技术 本章全面概述了当前解析生物大分子结构的主要方法。 X射线晶体学(XRC): 涵盖从晶体制备、衍射数据收集到相位解决和原子模型的构建的全过程。我们讨论了高分辨率结构解析的挑战,如蛋白质结晶的困难和结构域之间的相对运动。 冷冻电子显微镜(Cryo-EM): 详细介绍了单颗粒分析(SPA)和断层扫描(Cryo-ET)的技术原理。重点阐述了如何通过三维重构算法来处理低信噪比的图像,并讨论了Cryo-EM在解析大分子复合物和膜蛋白方面的革命性进展。 核磁共振波谱学(NMR): 专注于溶液状态下分子动态学和相互作用的研究。我们探讨了弛豫时间、化学位移和核Overhauser效应(NOE)如何用于推导距离约束和角度约束,从而建立结构模型。此外,本章也讨论了固态NMR在解析纤维蛋白和膜蛋白结构中的应用。 计算结构建模与预测: 概述了同源建模、蛋白质折叠问题(如AlphaFold的突破)以及分子动力学(MD)模拟在结构验证和功能推断中的作用。 第二部分:超分子组装与功能机器 在掌握了单个分子的结构信息后,本部分将焦点转移到这些分子如何协同工作,形成执行特定任务的复杂机器。 第三章:膜蛋白与信号转导复合体 膜蛋白在细胞通讯和物质转运中起着核心作用。本章深入探讨了G蛋白偶联受体(GPCRs)、离子通道和转运蛋白的结构特征。我们将分析这些蛋白如何嵌入脂质双层,以及它们在配体结合后发生的构象变化如何触发下游的信号级联。此外,详细比较了利用脂质体、纳米盘和第三代洗涤剂体系进行膜蛋白结构解析的优缺点。 第四章:核糖体与蛋白质合成机器 核糖体作为细胞内最复杂的分子机器之一,其结构机制是理解生命延续的关键。本章从功能角度剖析核糖体的两大亚基结构,重点解析了tRNA在A、P、E位点的转运机制、肽基转移酶中心的催化活性位点结构,以及翻译终止和调节因子结合的分子基础。 第五章:细胞骨架与运动蛋白的机械耦合 细胞骨架(微管、微丝、中间纤维)的动态结构决定了细胞的形态和运动能力。本章着重分析肌动蛋白和微管的丝状结构如何通过ATP或GTP水解驱动力形成,并详细阐述驱动细胞移动的分子马达蛋白——肌球蛋白和驱动蛋白的“步进”循环与结构机制。探讨了这些纤维结构如何与细胞外基质蛋白进行机械耦合。 第三部分:组织结构与多尺度集成 本部分将视角提升到组织层面,探讨宏观功能如何由微观结构有序排列所驱动。 第六章:细胞外基质(ECM)的结构与生物力学 ECM是组织力学稳定性和细胞行为调控的基础。本章详述了胶原蛋白(I型到IV型)和弹性蛋白的纤维化结构、糖胺聚糖(GAGs)的复杂网状结构。重点探讨了层粘连蛋白和纤连蛋白等基质粘附分子(SAMs)如何通过整合素与细胞内部的细胞骨架相连,形成机械信号传递的桥梁。 第七章:连接体:细胞间与细胞-基质的界面结构 细胞的粘附和连接是形成稳定组织结构的关键。本章细致描绘了三大类连接结构:紧密连接(闭合上皮间隙)、桥粒(提供机械强度)和粘着斑(介导细胞粘附和信号)。我们将使用Cryo-ET揭示这些界面蛋白复合物(如钙粘蛋白、连接蛋白)的原子分辨率结构,解释它们如何精确调控细胞间的通信和组织完整性。 第八章:组织工程与结构再生 结构生物学的知识正被应用于生物医学工程领域。本章探讨如何基于对健康组织结构的精确理解,设计生物活性支架材料。内容包括生物材料的孔隙率、降解速率与目标组织机械性能的匹配,以及如何利用结构模板引导干细胞的定向分化,实现功能性组织的重建。 结语:结构生物学对生命科学的未来展望 最后,本书总结了结构生物学当前面临的挑战,如解析膜蛋白和复杂动态系统的能力提升,并展望了人工智能辅助建模(AI-driven structure prediction)与高通量成像技术(如空间转录组学与空间蛋白质组学)的结合,如何为我们理解生命系统的整体功能带来新的范式转变。 本书的图表和插图均采用最新的高分辨率结构数据,并辅以详细的生物物理学原理阐述,旨在提供一个严谨、前沿且具有高度实践指导意义的结构生物学参考书。

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读后感

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用户评价

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《Biomechanics of Soft Tissue in Cardiovascular Systems》这本书,对我而言,与其说是一本关于疾病的书,不如说是一本关于“生命之舞”的物理学指南。它没有详细介绍某种心脏搭桥手术的操作流程,也没有罗列出各种降压药物的副作用,而是从最基础的物质属性入手,解释了心血管组织——那些看似柔弱却支撑着我们生命的管道——是如何在持续的血流和压力下保持其功能的。我尤其惊叹于书中对心肌细胞力学行为的细致描述,以及这些细胞如何协同工作,产生强大的收缩力来推动血液循环。它还深入探讨了血管壁的层状结构如何赋予其独特的弹性和韧性,以及这些特性如何随着年龄和疾病而发生改变。我发现,书中并没有提供一套直接的“解决方案”,而是提供了一种全新的“视角”。当我阅读它时,我不再仅仅看到“生病的心脏”,而是开始理解,是什么样的物理机制让它能够正常跳动,又是什么样的力学失衡导致了疾病的发生。它让我意识到,很多医学上的“现象”,背后都有着深刻的力学原理支撑,而这本书,就是揭示这些原理的一把钥匙。

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这本书让我对“柔韧”这个词有了全新的认识,尤其是在理解我们生命中最关键的循环系统时。《Biomechanics of Soft Tissue in Cardiovascular Systems》并非一本列举临床症状或治疗方案的读物,而是深入剖析了构成我们心血管网络的那些柔软组织的力学本质。我非常欣赏作者对于不同心血管组织——从具有高弹性的动脉壁到能够协同收缩的心肌,再到需要精准开合的瓣膜——的力学特性进行的细致研究。书中运用了不少力学模型来解释这些组织在承受血流冲击、舒张和收缩时的变形行为,以及这些行为如何影响整体的血液动力学。它让我明白了,即使是微小的材料属性改变,也可能对整个循环系统的稳定性产生深远影响。这本书没有提供任何直接的医疗建议,但它提供了一种更深层次的理解。它让我开始思考,当疾病发生时,究竟是哪一个环节的“柔韧性”出了问题,导致了整个系统的紊乱。它为我打开了一扇通往生命工程领域的大门,让我看到了生物力学在理解生命运作机制中的巨大潜力。

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坦白说,一开始我对这本书的期望值并不高,以为会是一本非常枯燥的学术专著,但事实证明我的担心是多余的。这本书的独特之处在于,它以一种跨学科的方式,将物理学的严谨性与生物学的生动性完美结合。它并没有直接列出各种心血管疾病的症状和治疗方法,而是通过对构成心血管系统的各种软组织——从坚韧的血管壁到柔软的心肌,再到精密的瓣膜——进行细致的力学性能分析,来解释这些组织在健康状态下的工作原理。书中对各种生物材料的力学模型进行了深入的讨论,例如胶原蛋白纤维束如何影响血管的抗拉强度,以及血管平滑肌的收缩力是如何调节血管直径的。我特别印象深刻的是,作者通过对血流动力学和组织力学之间相互作用的描述,阐述了为什么某些区域的血管更容易发生损伤,或者为什么瓣膜的形状设计对高效的血流至关重要。这本书让我意识到,即使是看似简单的“泵血”功能,也涉及到如此精妙的物理学原理。它不是一本教你如何“治疗”的书,而是帮助你“理解”的桥梁,让你能够站在一个更高的维度,去审视心血管系统的复杂性。

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这本书的书名让人立刻联想到那些深奥的教科书,但当我翻开它时,却发现它以一种非常令人着迷的方式,将复杂的生物力学原理与我们生命中最核心的循环系统联系起来。这本书并没有直接深入到某一个具体疾病的治疗细节,也不是一本充斥着临床案例的手册,而是巧妙地构建了一个宏观的框架,让我们理解心血管组织——那些柔软却又无比坚韧的生命之流的通道——是如何在动态的压力和血流中运作的。我尤其喜欢它对材料力学基本概念的引入,比如杨氏模量、泊松比等等,然后逐层深入,解释这些特性如何影响动脉壁的膨胀与收缩,心脏瓣膜的开合,甚至血管在遇到微小损伤时的修复机制。书中大量引用的图表和示意图,虽然不是直接展示手术过程,但却以极具洞察力的方式揭示了组织内部应力分布、变形模式以及血流动力学对组织的反馈作用。它教会我用一种全新的视角去审视那些我们习以为常的生理过程,仿佛打开了一扇通往生命工程奥秘的大门,让我开始思考,是什么样的物理法则在支撑着我们日复一日的跳动。这本书的价值在于,它为理解更多复杂的病理生理学奠定了坚实的理论基础,让我意识到,许多看似纯粹的医学问题,背后都隐藏着深刻的力学原理。

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我一直对那些能够解释“为什么”的书籍情有独钟,而《Biomechanics of Soft Tissue in Cardiovascular Systems》无疑满足了我这份好奇心。它并没有像一些通俗读物那样,用大量的比喻和简化来讲述心血管疾病,而是采取了一种更加严谨和系统的分析方式。我特别欣赏它对连续介质力学在生物组织建模中所扮演角色的探讨。书中详细阐述了如何利用有限元分析等数值方法来模拟血管在不同生理状态下的应力应变行为,以及不同材料模型(例如线弹性、超弹性和粘弹性)如何更准确地描述心血管组织的复杂力学响应。虽然我不是一名专业的生物力学工程师,但作者清晰的逻辑和循序渐进的讲解,让我能够理解这些建模背后的基本思想。这本书并没有给我提供可以直接应用于临床诊断或治疗的“答案”,但它提供了一套强大的“工具集”和“思维方式”,让我能够去理解那些复杂的生物信号背后,可能存在的力学驱动因素。例如,通过理解动脉壁的力学性能如何随年龄增长而变化,我能更好地理解动脉粥样硬化等疾病的发生和发展机制。它不是一本“怎么做”的书,而是一本“为什么是这样”的书,对于希望深入理解生理和病理机制的读者来说,它极具启发性。

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