【 生物力學基礎：第8版】

內容簡介

赤脚跑步好嗎？ 怎樣移動重物機械效率非常高？ 賽前拉伸真的會降低比賽成績嗎？ 猫為何總能用脚著地？ 回答這些問題都需要基於生物力學。 生物力學是利用力學原理分析生物體結構和功能的學科。

《生物力學基礎》重點講述人體解剖和運動能力，並輔以相關運動、臨床和日常生活應用的例子加以解釋。

《生物力學基礎：第8版》通過解答問題的實例展示如何逐步進行生物力學定量分析。

《生物力學基礎：第8版》亮點：

涵蓋生物力學前沿資訊。

涵蓋重點領域擴展內容，如骨關節炎和關節軟骨修復、關節靈活性和拉伸科技、肌肉彈性和力量發展、椎間盤力學和健康、女運動員三聯征、預防老年人跌倒、游泳科技。

提供了人體解剖學背景下基本力學原理應用於新的運動和日常生活的例子。

插圖和照片豐富。

作者簡介

喬鈞上海市第二康復醫院康復治療部主任，農工民主黨上海市委後備幹部，中國康復醫學會物理治療專業委員會第一届青年工作委員會常委，上海市康復醫學會第一届物理治療專業委員會常委，中國康復醫療機構聯盟肌骨康復專業委員會委員，中國康復醫學會康復治療專業委員會超聲科技學組委員。 《瑜伽解剖學——體式全彩圖解》主譯，《關節松動術》編委； 發表學術論文10餘篇，其中以第一作者或通訊作者發表SCI論文2篇； 參與國家課題一項，主持與承擔國家體育總局科技攻關計畫項目與各級課題多項。 祁奇醫學碩士、碩士生導師、副主任物理治療師、副教授，上海市陽光康復中心治療部主任，中國康復醫學會物理治療專業委員會副主任委員，中國康復醫學會治療專業委員會物理治療學組副主任委員，中國物理治療師資質認證考核委員會委員，中國康復醫學會治療專業委員會委員， 中國康復醫學會康復教育專委會物理治療教育學組委員，中國醫學會物理醫學與康復分會委員，上海市康復醫學會治療師專業委員會副主任委員，上海市醫學會物理醫學與康復分會物理治療科技學組副組長。

餘波副主任醫師，上海市第一人民醫院康復科主任。

目錄

第一章什麼是生物力學

生物力學：定義和觀點

生物力學家研究的問題是什麼

為什麼要學習生物力學

解决問題的辦法

定量問題與定性問題

解决定性問題

正式問題與非正式問題

解决正式定量問題

計量單位

第二章運動學概念分析人體運動

運動形式

線性運動

角向運動

一般運動

機械系統

標準參攷術語

解剖學姿勢

方位術語

解剖參攷平面

解剖參攷軸

關節運動術語

矢狀面的運動

冠狀面的運動

橫切面的運動

其他運動

空間參考系

人體運動分析

定性分析的必備知識

製定定性分析步驟

執行定性分析步驟

量測運動量的工具

錄影和膠片

第三章分析人體運動的動力學概念

動力學基本概念

慣性

質量

力

重心

重量

壓強

體積

密度

扭矩

衝量

人體的機械載荷

壓縮，牽張和剪切力

機械應力

扭轉、彎曲以及組合載荷

載荷的影響

重複載荷與急性載荷

量測動力學參數的工具

向量代數

向量的合成

向量的分解

向量問題的圖解法

向量問題的三角函數解法

第四章人體骨骼生長發育的生物力學

骨組織的組成和結構

組成成分

結構組成

骨的類型

骨的生長與發育

增長

增粗

成人骨的發育

骨受壓力的影響

骨的塑形和重塑

骨的過度肥大

骨萎縮

骨質疏鬆

絕經和年齡與骨質疏鬆的相關性

女運動員的三大危險因素

骨質疏鬆和骨質流失的預防和治療

常見的骨損傷

骨折的生物力學

骨骺損傷

第五章人體骨骼生長發育的生物力學

關節架構

不動關節

微動關節

自由活動關節

關節軟骨

關節纖維軟骨

關節結締組織

關節穩定性

關節骨表面的形狀

肌肉與韌帶的排列

其他結締組織

關節靈活性

關節活動度量測

影響關節靈活性的因素

靈活性和損傷

提高關節靈活性的方法

神經肌肉對牽伸的反應

主被動牽伸

彈振式牽伸，靜態牽伸，動態牽伸

本體感覺神經肌肉促通術118

常見的關節損傷和疾病118

扭傷119

錯位119

滑囊炎119

關節炎119

類風濕性關節炎119

骨關節炎120

第六章人體骨骼生長發育的生物力學128

肌腱的特性128

延展性和彈性129

興奮性和產生張力的能力130

骨骼肌的結構組織130

肌纖維130

運動組織133

纖維類型134

纖維結構136

骨骼肌功能139

運動組織募集139

肩袖損傷176

旋轉性損傷177

肩胛下神經損傷177

肘關節結構177

肱尺關節178

肱橈關節178

橈尺近端關節178

提攜角178

肘關節的運動179

肘關節周圍肌肉179

屈曲和伸展179

旋前和旋後180

肘關節承重181

肘關節常見的損傷情况184

扭傷和脫位184

疲勞性損傷184

腕關節結構186

腕關節運動187

屈曲

伸展與過伸

橈偏與尺偏189

手關節結構189

腕掌關節與掌骨間關節189

掌指關節189

指骨間關節190

手關節運動190

常見腕部和手部的損傷193

附加題194

第八章人體下肢生物力學203

髖關節結構203

髖部運動205

髖周肌群205

屈曲205

伸直205

外展205

內收206

股骨的內旋和外旋208

水准內收和外展209

髖關節負重209

常見的髖關節損傷210

骨折210

挫傷211

扭傷211

膝關節結構211

脛股關節211

半月板212

韌帶213

髕股關節214

關節囊和滑膜囊214

膝關節的運動214

跨過膝關節肌肉214

屈曲和伸展215

旋轉與被動外展和內收216

髕股關節運動217

膝部載荷217

脛股關節的應力217

髕股關節的應力217

膝蓋和小腿的常見損傷218

膝蓋和小腿的常見損傷219

前交叉韌帶損傷220

後交叉韌帶損傷220

內側副韌帶損傷220

半月板損傷220

髂脛束摩擦綜合征221

髕股疼痛綜合征221

脛纖維炎症222

踝部結構222

踝部運動222

足部結構225

距下關節225

跗跖關節和蹠骨間關節225

跖趾關節和趾骨間關節225

足弓225

足部運動226

足部肌肉226

足趾的屈曲與伸展226

內翻和外翻226

旋前和旋後227

足部負荷228

常見的踝關節與足部損傷228

踝部損傷229

勞損229

足部排列异常229

與高低足弓有關的損傷231

研究告訴我們關於赤脚跑步231

脊柱結構242

脊柱242

第九章人體脊柱生物力學242

椎骨244

椎間盤244

韌帶248

脊柱曲度250

脊柱運動251

屈、伸及過伸251

側屈和旋轉252

柱肌肉253

前面觀254

後面觀255

側面觀258

脊柱負荷260

背部和頸部常見的損傷265

腰痛265

軟組織損傷267

急性骨折267

應力性骨折267

椎間盤突出268

揮鞭傷269

小結269

入門題270

附加題271

線運動量279

第十章人體運動的線性運動學279

線性運動量距離和位移281

速度和速率282

加速度286

平均量和暫態量290

拋物運動學290

水准分量和垂直分量290

重力的影響291

空氣阻力的影響292

影響拋物軌跡的因素292

拋射角292

拋射速度295

相對拋射高度296

最佳拋射條件297

分析拋物體運動298

恒定加速度方程299

小結305

入門題305

附加題306

察人體運動的角運動學312

第十一章人體運動的角運動學312

量測角313

關節角和身體節段的定向313

量測人體角的工具314

旋轉的暫態中心315

角運動學關係317

角距離和位移317

角速度和速率318

角加速度323

角運動向量325

平均角量和暫態角量325

線運動和角運動之間的關係326

線位移和角位移326

線速率和角速率327

平衡371

箔形440

馬格努斯效應443

流體介質中的推動力445

推進阻力理論446

推進升力理論446

劃水技巧447

負數455

附錄455

A基本數學及相關技巧455

指數456

開平方456

運算法則456

小算盘的使用457

百分比457

簡單的代數458

角度量測459

B三角函數461

C通用計量單位463

D人體量測參數464

扭矩371

第十三章平衡與人體運動371

關節合力矩375

杠杆377

解剖杠杆380

靜態平衡方程382

動態平衡方程384

重心385

確定重心位置388

確定人體重心的位置388

穩定性與平衡性391

角加速度阻力403

慣性運動403

第十四章人體運動的角動力學403

確定轉動慣量405

人體轉動慣量406

角動量407

角動量的守恒408

角動量的轉移411

角動量的變化413

牛頓定律的類比417

牛頓第一定律417

牛頓第二定律417

牛頓第三定律417

向心力418

流體的性質427

第十五章人在流體介質中的運動427

相對運動428

層流與湍流428

流體性質430

浮力430

浮力的特徵430

漂浮431

人體漂浮431

流體阻力433

表面摩擦力435

形狀阻力436

波阻438

升力440

線加速度和角加速度329

牛頓定律339

慣性定律339

第十二章人類運動的線性動力學339

加速度定律340

反作用力定律340

萬有引力定律342

物體在接觸過程中產生的機械運動343

摩擦力343

動量349

衝量350

碰撞353

做功，功率和能量的關係355

做功355

功率357

能量357

機械守恒359

功和能量的原則359

肌肉長度隨張力產生發生變化140

肌肉角色的設定141

雙關節和多關節肌肉142

影響肌肉力量產生的因素143

速度-張力關係143

長度-張力關係144

牽伸-縮短迴圈145

肌電圖146

電-機械延遲147

肌力、爆發力和肌耐力147

肌力147

肌肉爆發力149

肌耐力151

肌肉疲勞151

肌肉的溫度效應151

常見肌肉損傷152

拉傷152

挫傷153

痙攣153

遲發性肌肉酸痛153

間隔綜合征153

第七章人體上肢生物力學162

肩部結構162

胸鎖關節162

肩鎖關節163

喙鎖關節164

肩關節164

肩胛胸壁關節165

滑膜囊166

肩部複合體的運動166

肩胛骨的肌肉167

肩關節的肌肉168

肩關節前屈169

肩關節伸展170

肩關節外展170

肩關節內收171

肱骨內旋與外旋171

肩關節水准內收和外展172

肩部負重173

肩關節的常見損傷175

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書摘插畫

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【人體骨肌系統生物力學】

內容介紹

本書闡述人體骨肌系統生物力學模擬建模方法及相關分析模型。 作者對中國青年男女性和老年男女性進行步行、慢跑、上/下樓梯、下蹲、下跪、盤腿坐等生活行為的運動量測，利用該模型對人體頭部、脊柱、上肢、下肢典型運動進行運動學和動力學分析，介紹人體肌肉力計算的原理和骨肌力學中常用的有限元計算方法，對上述典型運動進行相關計算， 並介紹人體骨肌力學研究中可採用的試驗方法及開展的多種試驗。 本書為作者承擔的國家自然科學基金生命學部重點課題“中國力學虛擬人”的研究成果，重點介紹在臨床醫學中的應用。

目錄

序一

序二

前言

第1章總論1

1.1人體骨肌系統1

1.2人體骨肌生物力學基本概念與科學問題16

1.3人體骨肌生物力學研究方法18

1.4中國骨肌力學虛擬人29

1.5人體骨肌生物力學的應用34

參考文獻48

第2章人體幾何學量測與模擬建模50

2.1概論50

2.2人體幾何學量測52

2.3人體骨肌系統三維幾何建模的數據來源74

2.4基於冷凍切片數據的人體骨肌系統三維幾何建模75

2.5基於醫學影像數據的人體骨肌系統三維幾何建模89

2.6中國人體的解剖學統計量測94

參考文獻98

第3章人體運動量測與模擬分析100

3.1概論100

3.2人體運動量測內容與設備106

3.3運動量測與模擬分析115

3.4中國人體下肢典型行為運動量測與分析124

參考文獻146

第4章人體骨肌動力學模擬建模與計算分析149

4.1概論149

4.2人體骨肌動力學模擬計算原理150

4.3人體骨肌動力學模擬計算模型157

4.4人體力量測166

4.5肌肉力與肌電訊號171

4.6人體多剛體動力學模擬計算183

4.7人體肌肉力計算分析196

參考文獻211

第5章骨骼與軟組織的有限元建模與應力分析215

5.1概論215

5.2人體骨肌系統的有限元計算模型216

5.3骨肌系統有限元計算中的非線性問題236

5.4基於Micro-CT的骨骼微有限元建模與應力分析239

5.5軟組織的有限元分析241

5.6人體骨肌系統有限元模型的驗證246

5.7應力-骨重建數值模擬248

參考文獻262

第6章顱頜骨肌生物力學模擬建模與分析267

6.1概論267

6.2顱頜骨肌系統解剖結構及其力學功能267

6.3顱頜骨肌系統幾何與動力學模擬建模273

6.4顱頜骨肌系統運動學和動力學模擬分析281

6.5顱頜骨有限元建模與計算分析293

6.6顱頜骨肌系統生物力學實驗301

6.7顱頜骨肌系統臨床醫學中的若干生物力學問題304

參考文獻323

第7章脊柱骨肌生物力學模擬建模與分析328

7.1概論328

7.2脊柱骨肌系統解剖結構及其力學功能328

7.3脊柱骨肌系統幾何與動力學模擬建模332

7.4脊柱骨肌系統運動學和動力學模擬計算與分析336

7.5脊柱骨肌系統有限元建模與計算分析344

7.6脊柱骨肌系統臨床醫學中的若干生物力學問題361

參考文獻380

第8章上肢骨肌系統生物力學建模與模擬分析384

8.1概論384

8.2上肢骨肌系統解剖結構及其力學功能386

8.3上肢骨肌系統幾何與動力學模擬建模391

8.4上肢骨肌系統運動學和動力學模擬計算與分析397

8.5上肢骨骼有限元建模與計算分析411

8.6上肢實驗生物力學422

8.7上肢骨肌系統臨床醫學中的若干生物力學問題426

參考文獻430

第9章下肢骨肌生物力學模擬建模與分析437

9.1概論437

9.2下肢骨肌系統解剖結構及其力學功能440

9.3下肢骨肌系統幾何與動力學模擬建模453

9.4下肢骨肌系統運動學與動力學模擬計算與分析459

9.5下肢骨骼有限元建模與計算分析476

9.6下肢骨肌系統臨床醫學中的若干生物力學問題484

參考文獻493

第10章骨盆骨肌生物力學模擬建模與分析499

10.1概論499

10.2骨盆骨肌系統幾何與動力學模擬建模499

10.3骨盆生物力學模擬計算與分析503

10.4骨盆骨肌系統生物力學實驗520

10.5骨盆骨肌系統臨床醫學中的若干生物力學問題526

參考文獻539

第11章髖、膝關節骨肌生物力學模擬建模與分析541

11.1髖關節骨肌生物力學研究歷史與現狀541

11.2髖關節骨肌系統解剖結構及其力學功能543

11.3人工髖關節生物力學模擬建模與分析544

11.4膝關節骨肌生物力學研究歷史與現狀550

11.5膝關節骨肌系統解剖結構及其力學功能555

11.6膝關節骨肌系統生物力學模擬建模561

11.7膝關節生物力學模擬計算與分析569

11.8人工膝關節設計的生物力學模擬分析573

11.9天然與人工膝關節生物力學試驗579

參考文獻593

索引606

書摘插畫