Skeletal Function and Form

Skeletal Function and Form pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Carter, Dennis R./ Beaupre, Gary S.
出品人:
页数:332
译者:
出版时间:2000-12
价格:$ 124.30
装帧:
isbn号码:9780521790000
丛书系列:
图书标签:
  • 骨骼
  • 解剖学
  • 生理学
  • 生物力学
  • 运动科学
  • 形态学
  • 骨骼系统
  • 肌肉骨骼
  • 生物医学工程
  • 康复医学
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具体描述

The intimate relationship between form and function inherent in the design of animals is perhaps nowhere more evident than in the musculoskeletal system. In the bones, cartilage, tendons, ligaments, and muscles of all vertebrates there is a graceful and efficient physical order. This book is about how function determines form. It addresses the role of mechanical factors in the development, adaptation, maintenance, ageing and repair of skeletal tissues. The authors refer to this process as mechanobiology and develop their theme within an evolutionary framework. They show how the normal development of skeletal tissues is influenced by mechanical stimulation beginning in the embryo and continuing throughout life into old age. They also show how degenerative disorders such as arthritis and osteoporosis are regulated by the same mechanical processes that influence development and growth. Skeletal Function and Form bridges important gaps among disciplines, providing a common ground for understanding, and will appeal to a wide audience of bioengineers, zoologists, anthropologists, palaeontologists and orthopaedists.

运动、生物力学与人体结构:从宏观到微观的深度解析 内容简介: 本书《运动、生物力学与人体结构:从宏观到微观的深度解析》是一部全面探讨人体运动机制、生物力学原理及其与组织结构相互作用的综合性著作。它深入浅出地剖析了人类运动系统在不同尺度上的复杂运作,旨在为运动生理学家、生物力学工程师、康复治疗师以及对人体运动科学有浓厚兴趣的读者提供一个坚实而前沿的知识框架。 全书内容围绕三个核心主题展开:人体运动的生物力学基础、运动系统的结构与功能整合,以及运动适应性与损伤的生物学机制。 第一部分:运动的生物力学基础 本部分聚焦于描述和分析运动事件中所涉及的物理学原理。我们首先从基本的力学概念入手,详细阐述了牛顿运动定律在生物系统中的应用,包括力的分解与合成、力矩(力偶)的概念及其在关节运动中的核心作用。 1.1 运动学:空间与时间的几何描述 我们将运动学原理应用于人体运动的描述。这包括对位移、速度和加速度的精确测量与分析。重点章节讨论了刚体运动与软体运动的区别,并介绍了角度、角速度和角加速度的概念。通过对步态分析、投掷运动和举重等典型人类运动的案例研究,读者将学会如何使用数学工具量化运动的轨迹和效率。我们特别强调了瞬时中心(Instantaneous Center of Rotation, ICR)在理解复杂关节运动(如膝关节和踝关节)中的关键作用,揭示了关节在不同运动阶段的真实转动轴变化。 1.2 动力学:驱动运动的力量 动力学部分深入探究了导致运动发生的内源性和外源性力量。内容涵盖了地面反作用力(Ground Reaction Forces, GRF)的测量与解释,这是理解行走、跑步和跳跃等活动负荷的关键。我们详细分析了惯性力、重力以及生物组织内部产生的肌肉力矩。 此外,本部分专门设立章节探讨了生物力学建模技术。从简单的二力矩模型到复杂的刚柔耦合模型,我们展示了如何利用有限元分析(FEA)和多体动力学软件来预测结构应力、评估运动方案的生物力学效率,以及模拟损伤后的力学代偿模式。 1.3 能量、功与效率 运动的经济性是生物学关注的核心议题。本部分阐述了功(Work)、能(Energy)和功率(Power)在生物系统中的转化关系。我们区分了机械功与代谢功,并探讨了肌肉收缩过程中能量的产生、传递与耗散机制。通过对不同运动项目(如耐力跑与爆发力运动)的功率输出曲线分析,读者将掌握评估运动表现和训练负荷的生物力学指标。 第二部分:运动系统的结构与功能整合 本部分将视角从纯粹的物理分析转向生物学结构,探讨支撑运动的组织和系统如何实现其机械功能。 2.1 组织级的力学特性:粘弹性与各向异性 人体组织并非理想的线性弹性体。我们详细描述了骨骼、肌腱、韧带和软骨在微观层面的结构特征,及其导致的粘弹性、蠕变和应力松弛等时间依赖性力学行为。这些特性对于理解组织如何缓冲冲击、适应持续载荷至关重要。 肌腱与韧带的结构——胶原纤维束的排列方式——决定了其各向异性,即在不同方向上表现出不同的刚度和强度。本章将阐述这些结构差异如何优化运动范围和稳定性。 2.2 肌肉的生物力学:主动力学元件 肌肉是主要的运动驱动力来源。我们将深入分析主动肌肉力学,包括力-长度关系(Force-Length Relationship)和力-速度关系(Force-Velocity Relationship)。这些关系是预测肌肉在特定关节角度和收缩速度下能产生多大张力的基础。 此外,本部分探讨了肌肉的生理组织学,从肌丝滑行理论到肌群募集的神经控制机制,解释了肌肉如何将电化学信号转化为有效的机械输出。我们还分析了肌间力和协同作用,说明身体如何通过精确协调不同肌肉群的激活时序和张力分配来实现平稳、精准的运动控制。 2.3 关节生物力学与承载机制 关节是运动系统的枢纽。本章着重研究关节的接触力学(Contact Mechanics)和润滑机制。对于负重关节(如髋关节和膝关节),我们将分析关节软骨如何分布和传导载荷,以及滑液在维持低摩擦运动中的作用。内容包括对关节力矩的计算、关节间隙的测量,以及不同体位和活动对关节承载压力的影响评估。 第三部分:运动适应性、损伤与生物力学修复 最后一部分将理论应用于实际问题,探讨人体系统如何应对机械应力,以及在应力超出其承受范围时发生损伤的机制,并展望生物工程的修复策略。 3.1 机械应力与组织重塑 骨骼和结缔组织对机械刺激的响应是Wolff's Law的现代生物力学诠释。本章详细描述了机械信号转导通路——即细胞如何感知外部的应变和应力,并转化为内部的分子信号,最终导致骨小梁重塑或肌腱纤维增强。我们将讨论微应变和阈值负荷的概念,界定何种负荷有利于结构增强,而何种负荷可能导致退化。 3.2 运动损伤的生物力学病理生理学 本部分分析了常见运动损伤(如韧带撕裂、肌腱炎、应力性骨折)的力学诱因。例如,分析前交叉韧带损伤中膝关节的旋转和剪切力组合,或分析重复性劳损中组织疲劳积累的过程。通过对载荷-损伤曲线的解读,读者能够理解损伤的发生是力学超负荷与组织固有弱点相互作用的结果。 3.3 康复工程与生物力学干预 在康复领域,生物力学是指导干预措施的基础。本章探讨了矫形器、假肢设计中对力学原理的应用,以及物理治疗中基于生物力学评估的运动再教育策略。内容包括对步态矫正训练的力学效率分析,以及使用生物反馈系统优化患者运动模式的案例介绍。目标是使读者能够利用生物力学数据来设计个性化、高效的康复方案,促进组织修复和功能恢复。 全书结构严谨,数据详实,图表丰富,旨在为读者构建一个从分子到宏观运动的无缝连接的理解体系,深刻揭示生命体如何成为一个精妙绝伦的生物力学机器。

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读后感

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用户评价

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我一直在寻找一本能够满足我对骨骼在生物力学和运动学方面好奇心的书籍,而《Skeletal Function and Form》似乎正是为我量身定制的。我被书中对骨骼如何作为杠杆系统运作,以及肌肉如何协同作用以产生精确运动的详细阐述所吸引。书中对各种运动模式的分析,从简单的行走步态到复杂的跳跃和攀爬,都让我对生物体的运动能力有了前所未有的理解。我尤其对书中关于骨骼在应对不同负荷和应力时的反应机制的讨论感到兴奋,这为我理解体育训练和损伤预防提供了重要的理论基础。这本书不仅仅是关于静止的骨骼,更是关于“动态的”骨骼,是关于生命如何利用这些坚固的结构来完成令人惊叹的动作。它让我意识到,每一次的奔跑、每一次的跳跃,背后都凝聚着数百万年进化的智慧,而骨骼正是这一切的基石。

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当我第一次在书店的书架上瞥见《Skeletal Function and Form》时,它精美的封面便吸引了我。那是一种沉静而富有力量的美学,暗示着深邃的知识蕴含其中。我拿起它,翻开首页,就立刻被其中细致入微的插图和清晰流畅的文字所折服。这本书似乎不仅仅是关于骨骼的结构,更像是打开了一扇通往生命演化和身体奥秘的大门。我迫不及待地想了解,作者是如何将如此复杂且迷人的主题,以一种既严谨又引人入胜的方式呈现出来的。它承诺了对从微观细胞到宏观生物力学的全面探索,这让我对脊椎动物骨骼的生物力学、适应性进化以及其在运动和支撑中的关键作用充满了好奇。我脑海中浮现出各种奇妙的场景:古老的爬行动物是如何用它们的骨骼支撑起庞大的身躯?鸟类精巧的骨骼结构又是如何实现令人惊叹的飞行能力的?这本书似乎给了我一个机会,去深入探究这些问题的答案,并以一种全新的视角去理解我们自身以及其他生物体的身体。

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作为一名对人体解剖学一直充满兴趣的业余爱好者,我一直在寻找一本能够提供更深层次理解的读物。《Skeletal Function and Form》恰好填补了我知识体系中的这一空白。这本书的价值远不止于列举骨骼名称和它们的连接方式,它更深入地探讨了骨骼的“为什么”和“如何”。我尤其着迷于书中关于骨骼在生长、修复和适应性重塑方面的论述。了解到骨骼并非一成不变,而是根据身体的需求不断调整和强化的过程,这让我对生命的韧性有了更深的认识。书中对骨骼疾病和损伤的探讨,也为我理解日常生活中遇到的健康问题提供了宝贵的见解。它让我意识到,骨骼的健康与整个身体的机能息息相关,并且可以通过科学的方法得到维护和改善。这种从宏观到微观,从结构到功能的全面视角,使得这本书成为了一本难得的实用性和理论性兼备的参考书。

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我通常对生物学类书籍持有一种谨慎的态度,总担心它们会过于枯燥乏味,充斥着我难以理解的专业术语。然而,《Skeletal Function and Form》完全打破了我的这种顾虑。这本书的写作风格异常生动,作者的笔触如同技艺精湛的艺术家,将骨骼这一看似静态的物质,描绘得栩栩如生,仿佛能感受到其中蕴含的生命脉动。我特别欣赏书中对于不同物种骨骼形态的细致比对,通过生动的案例分析,揭示了环境压力和进化选择是如何塑造出如此多样化的骨骼结构。例如,书中对海洋哺乳动物流线型骨骼与陆地哺乳动物支撑性骨骼的对比,让我深刻理解了生物如何适应不同的生存环境。此外,作者并没有回避一些复杂的概念,而是通过巧妙的比喻和循序渐进的解释,将它们化繁为简,使得非专业读者也能轻松领会。这种深入浅出的讲解方式,让我感觉自己仿佛置身于一个知识的宝库,每一页都充满了惊喜和发现。

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我原本以为,《Skeletal Function and Form》可能只是一本偏向技术性学术的书籍,但我错了。这本书以一种出人意料的叙事方式,将骨骼的科学性与生命的美学巧妙地融合在一起。书中对于不同骨骼形态的描绘,不仅仅是科学的记录,更是一种艺术的呈现。我被那些精美的插图深深打动,它们不仅清晰地展示了骨骼的细节,更传递出一种独特的视觉冲击力。作者的语言风格也极具感染力,仿佛在娓娓道来一个关于生命结构的故事。我尤其欣赏书中对骨骼在不同文化和历史背景下的象征意义的探讨,这为我提供了一个全新的视角来审视身体的意义。它让我意识到,骨骼不仅仅是生物学上的存在,它也承载着人类对自身、对生命、对力量的理解和想象。这本书让我感受到了知识的深度和广度,也让我对生命本身充满了敬畏之情。

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