Medicine Meets Engineering, Proceedings of the 2nd Conference on Applied Biomechanics Regensburg pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Hammer, Joachim (EDT)/ Nerlich, Michael (EDT)/ Dendorfer, Sebastian (EDT)

出品人:

页数:260

译者:

出版时间:

价格:1405.00元

装帧:

isbn号码:9781586038281

丛书系列:

图书标签:

• 生物力学
• 医学工程
• 生物工程
• 康复工程
• 运动科学
• 生物材料
• 医疗器械
• 计算机辅助设计
• 生物信号处理
• 工程学

《生物力学前沿进展：理论、实验与应用》 导言 生物力学，作为一门跨学科的前沿领域，正以前所未有的速度渗透并重塑着医学、工程学以及材料科学的边界。本书旨在汇集全球顶尖研究人员的最新洞察与发现，聚焦于生物力学在理解生命系统复杂性、开发创新性诊断与治疗方案中的核心作用。本书涵盖了从分子层面到宏观系统的多尺度研究，强调理论建模、先进实验技术与临床转化的紧密结合。它不仅为生物力学领域的资深专家提供了一份深入的参考资料，同时也为研究生及相关领域的工程师、医生提供了一个全面而系统的知识平台。 第一部分：基础理论与计算建模 生物力学的基石在于精确描述生物体及其组成部分的力学行为。本部分深入探讨了该领域的核心理论框架。 1. 软组织本构关系与建模： 传统线性弹性模型在描述皮肤、血管、肌肉等复杂软组织时存在局限性。本章详细回顾了当前用于描述非线性、各向异性、黏弹性乃至超弹性行为的高级本构模型，如Ogden模型、Yeoh模型及其在不同组织类型中的参数辨识方法。重点讨论了如何将环境因素（如水合作用、温度）纳入模型，以更真实地反映体内条件。 2. 生物流体力学与血液动力学： 血液流动是生命活动的基础，其力学特性与心血管疾病的发生发展密切相关。本节深入研究了非牛顿流体（血液）在复杂几何结构（如动脉瘤、狭窄血管）中的流动模拟。内容包括雷诺数、韦伯数在生物系统中的适用性分析，以及如何利用计算流体力学（CFD）预测剪切应力分布对内皮细胞功能的影响。此外，还探讨了微循环尺度的血液灌注与氧气输运的耦合模型。 3. 细胞与分子力学： 探索了细胞骨架的力学响应及其在细胞迁移、分化和信号传导中的作用。本章介绍了原子力显微镜（AFM）等技术在测量单个细胞刚度、黏附力方面的最新进展，并结合有限元法（FEM）对细胞核的变形行为进行了建模，揭示了细胞在机械刺激下基因表达调控的潜在机制。 4. 生物系统的多尺度建模： 认识到任何生物现象都是在不同尺度上相互作用的结果，本部分强调了从分子动力学（MD）到连续介质力学（CM）的尺度衔接技术。探讨了如何利用平均场理论和升尺度方法，构建能够解释宏观现象的微观模型。 第二部分：先进的实验技术与材料表征 可靠的实验数据是验证理论模型的关键。本部分聚焦于推动生物力学研究的尖端实验技术。 1. 活体组织力学性能的无损评估： 传统方法常需破坏性取样，本章重点介绍了非侵入性评估技术。详细阐述了磁共振弹性成像（MRE）和超声剪切波速（SWE）在肝脏纤维化、乳腺癌硬度评估中的应用，包括其成像原理、数据反演算法及临床验证。 2. 生物材料的力学测试与疲劳分析： 针对植入物和组织工程支架，材料的长期可靠性至关重要。本节讨论了用于高频疲劳测试和生物相容性测试的先进设备，特别关注了水下或模拟体液环境下的加载条件。分析了生物陶瓷、形状记忆合金和可降解聚合物在重复应力下的损伤演化规律。 3. 组织工程中的生物反应器设计： 组织工程旨在体外培养具有特定力学性能的组织替代物。本章详细介绍了用于模拟生理载荷（如关节的往复运动、血管的脉动压力）的生物反应器设计，以及如何通过反馈控制系统精确调控机械刺激的频率、幅度和应变水平。 4. 微纳尺度成像与力学耦合： 结合高分辨率成像技术（如共聚焦显微镜、电子显微镜）与力学探针，实现对活体组织微结构变化的实时监测，尤其是在生物力学载荷作用下的组织重塑过程。 第三部分：临床应用与转化医学 生物力学研究的最终目标是改善人类健康。本部分展示了生物力学原理在临床诊断、治疗和康复中的实际应用。 1. 骨科与运动生物力学： 深入分析了骨折愈合过程中的应力-应变分布，以及人工关节（髋、膝、肩）的设计优化以减少磨损和延长使用寿命。运动生物力学部分关注运动员的损伤机制分析，以及如何通过生物力学反馈指导训练方案的个性化调整，预防运动损伤的发生。 2. 心血管器械的生物力学评估： 讨论了人工心脏瓣膜的设计标准，包括流体动力学性能和界面接触力学的优化。同时，对腔内支架（Stent）的力学行为进行了深入剖析，包括其植入后的径向支撑力、血管壁应力重分布，以及对血栓形成风险的影响。 3. 组织工程与再生医学中的力学调控： 探讨了如何利用机械信号指导干细胞向特定细胞谱系（如骨细胞、软骨细胞）定向分化。重点介绍了基于生物力学的支架设计策略，确保再生组织在植入后能承受预期的生理负荷。 4. 诊断与介入治疗中的生物力学： 介绍了如何利用术前影像数据和生物力学模型，辅助外科医生规划复杂手术（如肿瘤切除、脊柱矫形），预测术后力学稳定性。此外，探讨了微创介入治疗（如消融术）中，能量传递效率与周围健康组织的力学损伤之间的关系。 结论与展望 生物力学正处于一个由计算能力提升和实验精度提高共同驱动的快速发展期。未来的挑战在于如何有效地整合多尺度数据，开发出能够实时适应体内环境变化的“智能”模型。本书所汇集的这些前沿成果，无疑将为推动生物力学从基础研究走向更广泛、更精准的临床转化，提供强有力的理论与技术支撑。

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