Biomechanics of the Musculo-skeletal System

Biomechanics of the Musculo-skeletal System pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc
作者:Nigg, Benno M./ Herzog, Walter
出品人:
页数:688
译者:
出版时间:
价格:120
装帧:HRD
isbn号码:9780470319765
丛书系列:
图书标签:
  • Biomechanics
  • Musculoskeletal System
  • Human Movement
  • Kinetics
  • Kinematics
  • Muscles
  • Bones
  • Joints
  • Sports Biomechanics
  • Rehabilitation
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具体描述

书籍简介:运动与生物力学:人体运动的物理学原理 导言:探索人体运动的奥秘 本书旨在为对人体运动机制、生物力学原理及其在运动科学、康复医学和工程学中应用的读者提供一份全面而深入的指南。我们不再仅仅关注肌肉和骨骼的解剖结构,而是将重点放在这些系统在实际运动过程中如何协同工作,并受到外部物理力量的影响。本书将运动视为一个复杂的物理系统,利用力学、材料科学和系统生物学的交叉视角,剖析人类运动的本质。 第一部分:基础物理学与生物力学原理 本部分奠定理解复杂生物力学现象的理论基础。我们将从牛顿运动定律的复习开始,但这并非是传统物理学教科书的简单重复。我们重点探讨如何将这些基础原理应用于非刚性、生物性的系统——即人体。 力、力矩与平衡: 详细阐述了作用于人体结构上的各种力(如重力、地面反作用力、肌肉拉力)及其产生的力矩。我们深入分析了静态和动态平衡的概念,并探讨了在站立、行走等日常活动中,人体如何持续调整重心以维持稳定性的微妙过程。 运动学分析: 本章侧重于描述运动,而非探究产生运动的原因。我们将介绍角度、角速度、角加速度等描述关节运动的参数,并讨论如何使用不同的坐标系(如欧拉角、四元数)来精确量化三维空间中的人体姿态和运动轨迹。傅里叶分析等数学工具将被引入,用于分解复杂的人体运动模式。 动力学与功、能、功率: 这是理解运动效率和疲劳的关键。我们不仅计算了肌肉做功的量,还探讨了能量的转换过程——从化学能到机械能,以及能量的耗散。功率在不同运动强度下的变化,以及它与运动表现的相关性,将通过实例进行详细分析。 第二部分:软组织与硬组织的行为力学 人体不仅仅是杠杆和支点。理解构成运动系统的材料的特性,是精确进行生物力学建模的前提。 骨骼的结构与力学特性: 本章深入研究骨骼的微观结构如何决定其宏观力学性能。我们将探讨骨骼的各向异性(Anisotropy)和粘弹性(Viscoelasticity),并详细解析Wolff定律在骨骼重塑中的应用。重点分析了骨折的力学机制、疲劳损伤的累积过程以及植入物与骨组织之间的生物机械界面问题。 肌肉与肌腱的拉伸特性: 肌肉是执行运动的“发动机”。我们详述了肌肉纤维的收缩机制如何转化为肌腱上的拉力。肌腱和韧带的非线性弹性行为是本章的重点,我们将讨论应力-应变曲线的各个阶段,以及过度拉伸或损伤后其恢复能力的局限性。 关节的摩擦与润滑: 关节是运动的枢纽,其摩擦学特性直接影响运动的顺畅度和能量损耗。我们将探讨滑液在关节中的润滑机制,分析不同类型关节(如球窝关节、铰链关节)的接触几何形状对手的接触应力和磨损的影响。 第三部分:运动模式的生物力学分析 本部分将理论知识应用于实际的人体运动,包括步行、跑步和特定运动技能。 步态分析(Gait Analysis): 步行被分解为支撑期和摆动期。我们将详细分析地面反作用力(GRF)的时间进程,以及在步态周期中不同关节力矩的变化模式。本章还探讨了步态参数(如步幅、步频)在年龄增长或神经损伤后如何发生系统性改变。 投掷与跳跃的动力学: 对于涉及高速和高冲击力的活动,我们引入了冲击负荷(Impulse Loading)的概念。通过分析抛体运动学和牛顿第二定律的积分形式,我们精确计算了肌肉在短时间内需要产生的最大力量,并讨论了这种高负荷对关节软骨的潜在影响。 运动中的控制与稳定性: 生物力学分析不仅仅是测量力量,更在于理解大脑如何控制这些力量。本章涉及运动控制理论,探讨了感觉输入(本体感受、视觉)如何在反馈和前馈机制中指导肌肉的激活时序,以保证运动的准确性和稳定性。 第四部分:方法论与应用 本部分关注如何测量和建模生物力学现象的工具和技术。 实验技术: 详细介绍了用于采集运动数据的关键技术,包括运动捕捉系统(光学和惯性传感器)、力板技术、以及高频超声和MRI在软组织应变分析中的应用。我们强调了数据采集的准确性、同步性以及伪影的消除技术。 有限元分析(FEA)在生物力学中的应用: 介绍了如何将人体结构简化为可计算的几何模型,并施加物理载荷。通过FEA,我们可以预测在复杂载荷下,骨骼、软骨或植入物内部的应力分布和变形情况,为手术规划和器械设计提供科学依据。 生物力学建模: 探讨了从点质量模型到多刚体动力学模型(MBD)的演变。强调了如何利用这些模型来模拟和预测特定干预措施(如矫形器、手术矫正)对整体运动模式的影响。 结论:生物力学的未来展望 本书以对前沿研究领域的探讨结束,包括可穿戴传感器技术、人工智能在损伤风险预测中的应用,以及人机交互系统(如外骨骼)的设计优化。本书旨在激励读者超越传统的观察视角,将人体运动视为一个可以被精确测量、建模和优化的物理系统。通过扎实的力学基础和严谨的实验方法,读者将能够深入理解并解决运动系统中的复杂挑战。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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初次接触这类专业书籍,我最担心的就是那些公式会不会多到令人望而生畏,从而打击学习的积极性。然而,这本书在这方面做得非常平衡。它并没有回避必要的数学工具,但每一次引入新的方程或模型,作者都会立刻紧接着用非常直观的语言来解释这个公式背后的物理意义和生物学内涵。比如,在探讨关节的负荷传递机制时,它不仅仅给出了一个平衡方程,更通过对比不同活动状态下负荷的变化曲线,让我明白了为什么某些动作会对特定关节造成过大压力。这种教学方法极大地降低了阅读的门槛,使得即便是对高等数学不甚精通的读者,也能抓住核心的力学原理。我感觉这本书更像是一部深度解析人体工程学的“操作手册”,而不是高不可攀的理论专著,这极大地激发了我继续深入探索下去的勇气。

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这本书的封面设计着实吸引人,那种深沉的蓝色调配上清晰的字体,一下子就抓住了我的眼球。我本来对这个领域了解不多,但光是看着书脊上的“Biomechanics of the Musculo-skeletal System”这几个词,就感觉里面一定蕴含着非常专业且严谨的知识。拿到书后,翻开目录,我首先注意到的是它对章节划分的逻辑性,从最基础的生物力学原理,到肌肉、骨骼、关节的详细分析,再到运动模式的应用,层层递进,让人感觉每一步都是在为理解更深层次的内容打下坚实的基础。虽然我还没来得及深入阅读每一个细节,但仅从目录和前言中就能感受到作者在组织结构上的匠心独运,这对于一个初学者来说至关重要,它提供了一个清晰的学习路径图,避免了在浩瀚的知识海洋中迷失方向。我对书中可能包含的那些复杂的数学模型和实验方法充满期待,希望能够真正领略到如何将物理定律应用于人体运动的精妙之处。

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阅读体验上,这本书给我的感觉是沉稳且富有条理性的,完全没有那种为了凑字数而进行的冗余论述。每一个段落似乎都承载着特定的信息量,逻辑链条非常清晰,仿佛在构建一座精密的知识大厦。我尤其喜欢它在阐述复杂概念时所穿插的历史背景介绍,这让整个学习过程不再是枯燥的知识灌输,而像是在追溯生物力学这门学科的发展脉络。这不仅帮助读者理解了“为什么”要用这种方法分析问题,也使得知识点之间的联系更加牢固。对于需要撰写研究报告或进行学术讨论的读者来说,书中引用的文献和数据支持想必也非常扎实可靠,这本书更像是一个经过时间沉淀、内容扎实的知识宝库,而非昙花一现的热门读物。

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这本书的装帧质量非常出色,纸张厚实,印刷清晰,即便是那些复杂的图表和示意图,线条也十分锐利,完全没有出现墨迹渗透或者模糊不清的情况。我特别欣赏作者在解释概念时所采用的那种循序渐进的叙事方式,它不像某些教科书那样干巴巴地堆砌公式和定义,而是仿佛有一位经验丰富的导师在旁边耐心讲解。特别是关于应力和应变在不同组织上的分布讨论,通过生动的类比和详尽的案例分析,让原本抽象的力学概念变得触手可及。我已经开始想象,当真正用到实际的临床或康复案例中时,这本书提供的理论框架会是多么强大的支撑。这种对细节的关注,从纸张的选择到图文排版的精心布局,都体现了出版方对专业知识传播的严肃态度,让人感觉物超所值,绝对是一本值得放在案头时常翻阅的工具书。

评分☆☆☆☆☆

从整体的学术定位来看,这本书似乎瞄准了一个非常精准的受众群体——那些希望从微观层面理解运动损伤和康复机理的专业人士。我注意到其中对生物材料特性的探讨非常深入,对于韧带、肌腱的粘弹性行为以及骨小梁的微观结构受力分析,都有相当详尽的描述。这表明作者并非停留在宏观运动学的层面,而是真正深入到了组织层面的生物力学研究前沿。我特别期待书中对于“生物反馈与主动控制”那一章的阐述,因为现代康复越来越强调神经肌肉系统的整合作用,这本书如果能将纯粹的结构力学与动态的神经控制机制有效结合起来,那无疑是极具前瞻性的。这种对深度和广度的兼顾,使得这本书的参考价值远远超越了一般的教材范畴。

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