Motion Planning in Medicine pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K

作者:Alterovitz, Ron

出品人:

页数:172

译者:

出版时间:2008-7

价格:$ 157.07

装帧:

isbn号码:9783540692577

丛书系列:

图书标签:

医学机器人
运动规划
医疗机器人
手术机器人
路径规划
机器人辅助手术
生物医学工程
医疗器械
人工智能
机器人学

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具体描述

Written by Ron Alterovitz and Ken Goldberg, this monograph combines ideas from robotics, physically-based modeling, and operations research to develop new motion planning and optimization algorithms for image-guided medical procedures.

《医学中的运动规划》探索人体运动的奥秘，理解与优化健康与康复《医学中的运动规划》是一部深入探讨人体运动机制及其在医学领域应用的开创性著作。本书并非简单罗列运动技巧，而是从根本上解构人类运动的复杂性，揭示其背后蕴含的生物力学、神经控制以及感知整合的精妙原理。通过将前沿的运动规划理论与临床医学实践紧密结合，本书旨在为医学专业人士、研究人员以及对人体运动奥秘充满好奇的读者提供一个全新的视角。核心内容概览：本书的结构清晰，层层递进，由基础理论逐步深入到具体的医学应用。第一部分：运动规划的理论基石人体运动的几何与代数描述：从数学和几何学的角度出发，本书首先介绍了如何精确地描述人体的运动。这包括但不限于关节角度、位姿变化、运动轨迹的量化以及身体各部分的相对运动关系。我们将探讨各种坐标系、运动学模型（如正向运动学、逆向运动学）以及如何用数学语言刻画复杂的肢体协调。运动的生成与控制：深入剖析大脑如何产生和控制运动。内容将涵盖神经肌肉系统的工作原理，包括运动指令的产生、信号传递、肌肉协同工作机制以及反馈控制环路。读者将了解本体感受、前庭系统、视觉等感觉信息如何在运动规划和执行中发挥关键作用，以及运动学习和适应的神经基础。优化理论在运动中的应用：运动的执行往往遵循着某种程度的优化原则，以提高效率、减少能量消耗或降低风险。本书将介绍相关的优化理论，如最小化能量消耗、最小化运动时间、最大化稳定性等，并探讨这些原则如何在自然运动中体现，以及如何将其应用于设计更有效的运动策略。第二部分：运动规划在医学中的关键角色康复医学中的运动恢复：运动障碍是许多疾病和损伤的常见表现。本书详细阐述了如何运用运动规划的原理来指导和优化康复过程。我们将探讨针对中风、脊髓损伤、帕金森病等神经系统疾病患者的运动策略设计，以及如何通过运动训练来改善患者的运动功能、平衡能力和日常生活自理能力。书中将重点介绍如何根据个体差异和恢复阶段，设计个性化的康复方案。假肢与外骨骼的智能控制：随着科技的发展，假肢和外骨骼在改善残障人士生活质量方面发挥着越来越重要的作用。本书将深入研究如何将先进的运动规划算法应用于假肢和外骨骼的设计与控制，使其能够更自然、更智能地模仿人体的运动。我们将探讨如何通过读取和解码使用者的意图信号（如肌电信号），实现流畅、高效的肢体运动，以及如何解决假肢与残肢之间的力学匹配问题。手术机器人与导航系统：精准的运动控制是现代微创手术成功的关键。本书将讨论运动规划技术在手术机器人和导航系统中的应用。我们将分析如何为手术机器人规划精密的运动轨迹，使其能够安全、准确地执行操作，同时降低对患者组织的损伤。此外，本书还将探讨如何将术前影像数据与术中运动相结合，实现精准的导航，为医生提供实时的运动反馈和决策支持。运动分析与诊断：疾病的早期诊断和进展监测往往离不开对人体运动模式的精确分析。本书将介绍如何利用运动捕捉技术、生物力学分析软件等工具，对患者的行走、站立、抓握等运动进行量化分析，从而识别异常的运动模式，为疾病诊断提供客观依据。我们将探讨如何通过分析运动的效率、稳定性和流畅性，来评估患者的疾病状态和治疗效果。第三部分：前沿研究与未来展望机器学习与人工智能在运动规划中的融合：探讨如何利用机器学习和人工智能技术，从大量运动数据中学习运动模式、预测运动意图、优化运动控制策略，从而实现更高级别、更具适应性的运动规划系统。人机交互的未来：展望运动规划技术在增强现实、虚拟现实等领域的发展，以及如何通过更直观、更自然的交互方式，将人体运动的能力延伸到数字世界。伦理与社会影响：审视运动规划技术在医学应用中所带来的伦理问题，如数据隐私、公平性以及人机界限等，并探讨其对社会健康和生活方式的深远影响。本书的独特性与价值：《医学中的运动规划》并非一本枯燥的理论书籍，它将深奥的科学原理以通俗易懂的方式呈现，并通过大量案例和图示，帮助读者建立清晰的理解。本书的价值在于：跨学科的整合：成功地将数学、计算机科学、工程学、神经科学和医学等多个学科的知识融为一体，为理解人体运动提供了一个全面而深刻的视角。理论与实践的桥梁：紧密联系临床需求，将前沿的运动规划理论转化为实际可行的医学解决方案，为疾病的诊断、治疗和康复提供了新的思路和工具。面向未来：引导读者思考运动规划技术在未来的发展趋势，以及它将如何继续改变医学的面貌，提升人类的健康水平。无论您是寻求提升患者运动功能的临床医生，还是致力于开发创新医疗器械的研究人员，亦或是希望深入了解人体运动奥秘的求知者，《医学中的运动规划》都将是您不可或缺的参考。本书将为您打开一扇通往更健康、更自主生活的大门。