Biomechanics of Spine Stabilization

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出版者:Thieme Medical Pub
作者:Benzel, Edward C.
出品人:
页数:526
译者:
出版时间:
价格:1312.00 元
装帧:HRD
isbn号码:9781879284821
丛书系列:
图书标签:
  • 脊柱生物力学
  • 脊柱稳定性
  • 生物力学
  • 运动生物力学
  • 康复
  • 运动医学
  • 骨骼肌肉系统
  • 脊柱健康
  • 姿势控制
  • 临床生物力学
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具体描述

运动生物力学前沿:人体运动与生物工程的深度融合 本书旨在为运动科学、生物医学工程、物理治疗及相关领域的专业人士和研究人员,提供一个全面、深入且高度实用的知识框架,探讨人体复杂运动系统的生物力学原理及其在优化表现、预防损伤和康复治疗中的应用。 本书的核心聚焦于人体运动系统的力学分析、结构-功能关系的精细探究,以及如何利用先进的生物力学工具和技术来量化、理解和干预人类运动。内容涵盖从宏观的步态分析到微观的肌肉-骨骼系统应力分布的各个层面,强调理论基础与临床实践的紧密结合。 第一部分:运动生物力学的理论基石与评估技术 本部分为读者构建了理解运动生物力学的坚实理论基础,并详细介绍了当前最前沿的运动评估技术。 第一章:生物力学原理的复习与拓展 本章首先回顾了经典力学(牛顿定律、欧拉定律、扭矩与力矩)在生物系统中的应用,随后深入探讨了连续介质力学在软组织(如肌腱、韧带、软骨)行为建模中的必要性。重点分析了材料的粘弹性、蠕变和应力松弛特性,这些是理解生物组织如何响应周期性载荷和长期负荷的关键。我们将讨论应力-应变关系的非线性特性,并介绍描述生物材料本构模型(如 Mooney-Rivlin 模型或 Voigt/Maxwell 模型)的基本方法。 第二章:运动学与动力学基础分析 运动学(Kinematics)部分,我们将详细解析描述人体运动的几何参数,包括位移、速度、加速度的角度和线速度。重点阐述了欧拉角和四元数在描述复杂三维关节运动中的优势与挑战。在动力学(Kinetics)部分,我们将专注于生物力学中的力测量技术。这包括了对地面反作用力(GRF)的精确测量、惯性测量单元(IMU)的校准与数据融合,以及如何应用逆向动力学方法,从外部载荷推导出关节处的内力矩和力偶,这是理解肌肉负荷的起点。 第三章:生物力学测量与数据采集系统 本章将全面介绍现代运动分析实验室的核心技术。内容包括: 1. 动作捕捉系统(MOCAP): 从光学反射标记系统到基于计算机视觉的无标记系统,详细讨论了标记点选取的标准、骨架构建的准确性验证,以及系统误差的校正方法。 2. 力平台技术: 探讨了不同类型的力平台(压电式、应变片式)的灵敏度、采样频率要求及其在评估动态平衡和冲击吸收中的应用。 3. 肌电图(EMG)的深度应用: 不仅涵盖表面肌电图的采集和信号处理(滤波、整流、平滑),更侧重于定量EMG的应用,如何通过MVC(最大自主收缩)校准将原始信号转化为肌肉收缩的强度指标,并探讨运动单位电位(MUAP)的分析潜力。 第二部分:关键运动链的生物力学分析 本部分将选取人体中最重要、最常受损的几个运动链,进行细致的生物力学解剖和功能分析。 第四章:下肢生物力学:行走、跑步与跳跃 下肢是人体主要的承重和推进系统。本章深入分析了步态周期的各个阶段(支撑相、摆动相)的力学特征。 行走动力学: 讨论“倒U形”GRF曲线的生物学意义,以及如何通过骨盆和髋关节的力矩来控制身体的质心轨迹。 跑步生物力学: 重点比较了高步频/低触地时间策略与低步频/高触地时间策略对膝关节和踝关节的冲击载荷差异。分析了触地冲击(Impact Transient)的控制机制。 跳跃力学: 解析了离心准备阶段(预加载)和向心发力阶段的能量储存与释放效率,特别是对腱-反弹机制(Tendon-Spring Mechanism)的定量分析。 第五章:上肢生物力学:抓握、投掷与精细动作 上肢的特点在于其高自由度和对稳定性的苛刻要求。本章关注: 肩关节的稳定性与活动度: 探讨盂肱关节的被动稳定结构(如关节囊、盂唇)和主动稳定结构(肩袖肌群)在不同运动平面上的协同作用。分析了投掷运动中,肩关节经历的最大外旋力矩和剪切力。 手与前臂的生物力学: 深入研究了夹持力(Grip Force)的产生机制,以及不同抓握类型(如钳形、圆柱形)对手指和手腕关节的应力分布影响。引入了工具使用的生物力学模型,评估工具设计对操作者损伤风险的影响。 第六章:躯干稳定性的生物力学模型 本章聚焦于人体的核心区域,探讨其作为连接上下肢的力传递枢纽的作用。 脊柱分节的力学特性: 分析椎间盘、小关节和椎旁肌在承受轴向压缩、剪切和扭转载荷时的力学响应。讨论了中立区(Neutral Zone)的概念及其在评估脊柱稳定功能中的意义。 肌肉的稳定作用: 详细区分了局部稳定肌群(如多裂肌、腹横肌)和全局运动肌群在维持躯干刚度方面的差异化贡献。使用有限元模型(FEM)的视角来理解肌肉激活模式如何影响椎间盘的压力分布。 第三部分:生物力学在优化与损伤预防中的应用 本书的最终目标是将理论转化为可操作的指导原则,应用于性能提升和损伤的预防策略。 第七章:生物力学指导下的运动表现优化 本章致力于如何利用生物力学数据来提升运动效率和极限表现。 效率与耗能: 探讨如何通过调整步态参数(如步幅、触地时间)来最小化代谢成本,而非仅仅追求速度。分析了自行车运动中,骑行者髋、膝、踝关节的相对角度与功率输出之间的最优耦合关系。 力学限制与技术修正: 结合虚拟仿真技术,模拟不同技术动作(如举重中的深蹲姿态、游泳中的划水轨迹)下的关节载荷,为教练员提供基于量化数据的技术修正建议。 第八章:损伤风险评估与预防的生物力学视角 了解损伤发生时的载荷条件是预防的关键。本章侧重于损伤的力学预测模型。 载荷阈值与组织失效: 基于组织力学特性,探讨急性损伤(如韧带撕裂、骨折)和慢性损伤(如应力性骨折、肌腱病变)的极限载荷和疲劳损伤的机制。 运动生物力学干预: 详细介绍离心训练(Eccentric Training)在增强肌腱抵抗力方面的生物力学基础,以及通过生物力学分析来设计特定运动的防护装备(如鞋垫、护具)的原理。 第九章:康复与功能重建的生物力学评估 本部分关注生物力学工具在物理治疗和康复工程中的集成应用。 功能性恢复的量化: 如何使用步态分析仪和运动捕捉技术来客观评估患者从手术或损伤中恢复的程度,超越传统的主观评估。例如,量化术后患者的“健侧-患侧”不对称性。 假肢与矫形器的生物力学设计: 探讨如何将患者的残余肢体运动数据输入到仿生假肢控制系统中,以实现更自然、更节能的运动模式。分析了不同矫形器(如踝足矫形器 AFO)对足部生物力学参数(如足底压力分布)的调控作用。 本书的写作风格力求严谨而不失清晰,避免冗余的描述,所有论点均建立在扎实的物理和生理学基础上,并配以大量的图示和案例分析,确保读者能够将复杂的生物力学概念转化为实际的工程思维和临床决策。

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拿起这本《脊柱稳定性的生物力学》,我首先联想到的是精密的工程学原理在生命体内的完美体现。我深信,这本书不会停留在对脊柱结构的简单描述,而是会深入探究其背后复杂的力学逻辑。我设想书中会详细阐述脊柱在承受各种日常活动和运动负载时的应力分布,以及肌肉、韧带等软组织如何在动态过程中实时调整,以维持脊柱的稳定性和运动的协调性。我期待书中会利用先进的生物力学分析方法,例如有限元分析、运动捕捉技术等,来模拟和理解脊柱在承受不同负荷时的形变规律和受力机制。我很好奇书中会如何解释那些看似微小但至关重要的结构,比如椎间盘的弹性、关节面的光滑度,以及肌肉纤维的排列方向,是如何共同构成了一个高效且富有弹性的稳定系统。这本书或许还能为我们理解和预防一些常见的脊柱疾病,例如椎间盘突出、脊柱侧弯等,提供坚实的理论基础。

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我收到这本书后,第一时间就被它沉甸甸的质感和纸张的触感所打动。封面设计虽不张扬,却透露着一种内敛的专业感,非常符合我心中对于一本深度学术著作的期待。我猜测这本书会深入探讨脊柱稳定性背后的多维度因素,不仅仅是单纯的骨骼结构,更会涉及肌肉的激活模式、神经系统的反馈机制,甚至可能是软组织(如椎间盘、韧带)在维持整体稳定中的动态作用。我很好奇书中会如何解释不同年龄段、不同活动水平的人群在脊柱力学表现上的差异,以及是否存在普适性的力学原理来指导脊柱健康。我甚至联想到,这本书或许还会探讨一些先进的测量技术和分析方法,比如使用生物传感器、影像学技术或是计算机模拟来量化脊柱的应力分布和运动学规律。我期待它能提供一种全新的视角,让我理解为什么一些简单的姿势调整或者运动训练,对脊柱健康能产生如此显著的影响。

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当我拿到《脊柱稳定性的生物力学》这本书时,脑海中涌现的是关于人类身体精密工程的宏大想象。它不仅仅是关于骨骼和肌肉的简单堆叠,而是一门关于生命体在动态环境中如何巧妙维系自身平衡的科学。我揣测书中会从宏观到微观,层层剥茧,深入剖析脊柱作为一个复杂系统,在承受各种内外部载荷时,是如何通过精密的力学反馈和调节机制来保持动态平衡的。我期待书中能详尽地阐述脊柱的生物力学模型,例如描述椎体的受力传递路径,椎间盘的缓冲作用,以及棘突、椎弓等结构在对抗剪切力和扭转力时的贡献。我还对书中可能提及的脊柱损伤和病变是如何打破这种生物力学平衡,以及如何通过生物力学原理来指导康复和手术治疗感到十分好奇,这无疑是一项极具挑战但又意义非凡的领域。

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这本书的封面设计简洁而有力,那种深邃的蓝色调,搭配上脊柱的线条图,立刻就吸引了我。虽然我不是脊柱力学领域的专家,但“Biomechanics of Spine Stabilization”这个标题本身就充满了科学的严谨和探索的魅力。我一直对人体是如何在复杂的运动中保持平衡和稳定的感到好奇,尤其是脊柱,作为我们身体的核心支撑,它的力学原理一定极其精妙。我脑海中勾勒出了书本中可能会出现的各种精密的模型,比如骨骼的受力分析,肌肉的协同工作,以及韧带的张力变化。我设想书中会详细阐述各种脊柱运动模式下的生物力学参数,比如屈曲、伸展、侧屈和旋转,以及这些运动是如何由一系列复杂的生理机制协同完成的。也许还会涉及到一些关于脊柱退行性疾病或损伤后的力学修复策略,通过理解脊柱的生物力学特性,我们或许能找到更有效的治疗和康复方法。我对书中可能出现的各种实验数据和图表充满了期待,它们一定能将抽象的力学概念具象化,让我这个外行也能窥见脊柱稳定性的奥秘。

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在翻阅这本书之前,我脑海中浮现的是一系列关于人类运动的图像:奔跑、跳跃、甚至是日常的弯腰拾物,这些动作背后都离不开脊柱强大的稳定性。这本书的名字——《脊柱稳定性的生物力学》——让我对它充满了探索的渴望。我猜想,它会是一部深度剖析脊柱在各种运动状态下的力学行为的著作。我期待书中能够详细讲解脊柱的解剖学结构与力学功能的紧密联系,比如不同椎体、椎间盘、关节突以及周围韧带和肌肉群如何协同工作,共同承担和传递各种负荷。我尤其感兴趣的是,书中会如何利用数学模型和物理定律来量化脊柱的应力、应变和运动学参数,从而揭示维持脊柱稳定性的关键因素。它或许还会探讨一些与脊柱健康相关的问题,例如姿势不良、运动损伤等,是如何从生物力学的角度来解释其发生机制,并为预防和治疗提供科学依据。

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