A Primer on Amputations and Artificial Limbs pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Charles C Thomas Pub Ltd

作者:Murdoch, George/ Wilson, A. Bennett, Jr.

出品人:

页数:295

译者:

出版时间:

价格:73.95

装帧:HRD

isbn号码:9780398068004

丛书系列:

图书标签:

• Amputation
• Prosthetics
• Artificial Limbs
• Rehabilitation
• Orthotics
• Medical
• Healthcare
• Disability
• Surgery
• Biomechanics

肌肉与骨骼的交响：探寻人体运动的奥秘与重塑 一本深入探索运动系统生物力学、康复工程学与神经科学前沿的权威著作 --- 引言：运动的本质与重建的哲学 人类文明的进步，往往与我们对自身身体极限的理解和挑战息息相关。运动，作为生命活动最直观的体现，涉及从宏观的肢体协调到微观的神经信号传递，构成了一门复杂的系统工程。本书并非聚焦于既有的医疗技术或某一特定器官的损伤修复，而是将视野拓宽，深入剖析支撑我们行走、奔跑、抓握等一切复杂动作的生物力学基础、神经控制机制，以及在面对结构性缺失时，如何通过前沿的工程学手段实现功能性的重建与优化。 本书旨在为生物医学工程师、运动生理学家、神经康复专家以及对人体运动原理抱有浓厚兴趣的学者提供一个全面、深入且富有批判性的视角。我们将超越传统解剖学的描述，转而关注“系统”如何协同工作，以及当系统中的某个关键环节发生变化时，整个运动链条所产生的连锁反应和适应性重塑。 --- 第一部分：运动系统的生物力学基础与动态分析 本部分将奠定理解运动功能的基础，聚焦于人体作为复杂机械系统的运作原理。 第一章：骨骼与关节的结构力学 本章深入探讨骨骼的材料科学属性——从皮质骨的密度变化到松质骨的应力分布。我们将使用先进的有限元分析（FEA）方法，模拟行走、跳跃等日常活动中关节所承受的载荷和应力集中点。重点讨论关节软骨的流变学特性，揭示其在不同剪切力和压应力下的能量耗散机制，以及退行性变化的生物物理学根源。此外，还将分析肌腱和韧带的非线性弹性模型，阐明它们在储存和释放弹性势能中的关键作用。 第二章：肌肉收缩的分子机制与能量代谢 超越传统的肌纤维类型划分，本章深入到肌原纤维层面，解析肌动蛋白和肌球蛋白的交叉桥循环动力学。我们采用代谢通量分析（Metabolic Flux Analysis），追踪高强度运动中ATP的再生路径（磷酸肌酸系统、糖酵解、氧化磷酸​​化）与乳酸的清除机制。特别关注在疲劳状态下，钙离子调控的失衡如何影响最大做功能力和收缩速度的下降，并探讨电刺激对肌纤维募集模式的潜在调控效应。 第三章：步态分析与运动链的协调性 步态被视为人体运动的基石。本章将详细介绍三维运动捕捉系统在高精度步态分析中的应用，包括对关节角度、角速度、力和力矩的精确测量。我们将分析正常步态周期中的七个关键相，并建立运动链效应模型，解释远端（如脚踝）的微小偏差如何通过动能传递机制影响近端（如髋关节和躯干姿态）的稳定性。对于异常步态模式（如Trendelenburg步态、足下垂），我们将从生物力学的角度剖析其代偿机制和能量效率损失。 --- 第二部分：神经控制与运动学习的回路 运动的产生依赖于中枢和外周神经系统的精密调控。本部分关注这些“控制系统”如何规划、执行和修正运动指令。 第四章：从皮层到脊髓的运动指令层级 本章聚焦于运动皮层（M1、SMA、前运动区）的神经元放电模式与运动意图的编码关系。我们将探讨基于斑点阵列记录（Spike-Sorting）的研究，揭示运动规划中预运动皮层的“时间窗口”效应。随后，深入脊髓灰质，解析反射弧（如肌张力反射、伸张反射）在维持姿态稳定中的基础作用，以及感觉反馈（本体感觉、触觉）如何实时修正运动指令的误差信号。 第五章：本体感觉与运动再学习的神经可塑性 本体感觉，即身体在空间中的位置感知，是精确运动的“内部GPS”。本章探讨丘脑和小脑在运动协调、误差修正和运动记忆巩固中的核心角色。利用功能性磁共振成像（fMRI）和经颅磁刺激（TMS）的研究，分析运动学习过程中皮层映射的重组现象——神经可塑性如何使大脑适应新的运动需求或环境变化，并重点讨论感觉输入缺失后，大脑如何重构内部模型以维持运动精度。 第六章：人机接口与感觉反馈回路的构建 在探讨运动控制的自然机制后，本章转向前沿的人机交互。重点分析如何设计高效的传感器阵列来捕获运动意图（如肌电信号EMG），以及如何通过触觉反馈（Tactile Feedback）或振动刺激来重建丢失的感觉通路。本章将从信息论的角度评估反馈带宽和延迟对运动流畅性的影响，探讨如何优化信息传递的效率，使用户能够“感知”到外部设备的运动状态。 --- 第三部分：工程重塑与功能恢复的未来方向 本部分着眼于利用先进的工程技术和材料科学，实现对运动功能的复杂重建和优化。 第七章：仿生驱动系统与功率密度优化 本章将研究驱动人造肢体系统的核心挑战：功率密度和能量存储。我们评估了不同驱动技术（如直流无刷电机、液压系统、人工肌肉）的优缺点，重点分析了如何通过优化传动结构（如谐波减速器、弹性元件的整合）来提高系统的扭矩密度和响应速度。深入探讨能量回馈机制（Regenerative Braking）在延长使用寿命和提高能效方面的潜力。 第八章：先进材料与结构设计的集成 本章侧重于功能性部件的材料选择与结构设计。讨论高性能复合材料（如碳纤维、PEEK）在减轻质量和提高强度方面的应用。重点分析结构拓扑优化技术在设计轻量化、高刚性支撑结构中的作用。此外，还将探讨多孔结构、梯度材料在提高部件与生物组织界面的相容性和机械匹配性方面的最新进展。 第九章：控制算法与自适应调节策略 现代功能重建系统的核心在于其控制系统。本章深入探讨了从传统的PID控制到基于模型的预测控制（MPC）的演进。重点分析如何设计能够实时适应环境变化（如地面坡度、负载变化）的自适应控制算法。我们将讨论鲁棒控制理论的应用，确保系统在传感器噪声或外部扰动下仍能保持稳定的输出，并展望机器学习在复杂运动模式识别与预测性控制中的前沿应用。 --- 结论：跨学科融合的展望 本书的终极目标是展示一个全面的框架，将生物力学、神经科学和先进工程学有机结合。我们相信，对运动系统的深入理解，不仅能指导我们更好地修复已有的功能缺失，更能启发我们设计出更加智能、更加人性化的增强性系统，从而推动人机共生的下一个纪元。本书提供的是一把钥匙，用以开启对人类运动潜能的重新定义。

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