生物力学研究前沿系列 人体运动生物力学PDF电子书下载

1 绪论&刘宇 傅维杰 1

1.1 人体运动生物力学概述 1

1.2 人体运动生物力学的历史进程与学科发展 1

1.2.1 历史回望 1

1.2.2 今后发展方向 5

1.3 人体运动生物力学的研究内容 6

1.3.1 改善运动技术 6

1.3.2 改良训练手段 7

1.3.3 改进运动器材和装备 8

1.3.4 预防运动损伤 10

1.3.5 促进运动健康和康复 11

参考文献 12

2 生物力学与神经动作控制／刘宇 15

2.1 生物力学与运动控制的关系 15

2.1.1 生物力学与运动控制的术语 15

2.1.2 生物力学与生理学以及运动控制的关系 16

2.2 运动控制的生物力学研究技术 18

2.2.1 运动学影像技术 19

2.2.2 生物传感器技术 20

2.2.3 生物力学建模与仿真 21

2.3 运动控制的生物力学原理 23

2.3.1 获取运动速度的最大冲量原理 23

2.3.2 反向动作的最佳起始力原理 24

2.3.3 打击碰撞的动量保持原理 25

2.3.4 水上运动驱动力之升力原理 25

2.3.5 肌肉屈伸功能依动作而定原理（motor task dependent） 27

2.4 运动控制的生物力学相关研究 29

2.4.1 运动控制的肢体刚度研究 29

2.4.2 运动控制的环节互动动力学研究 36

参考文献 41

3 本体感觉与神经动作控制／韩甲 45

3.1 本体感觉在神经动作控制中的作用 45

3.2 本体感觉：110年历史与近期的概念理解 45

3.3 本体感觉机能的外周与中枢神经机制 47

3.3.1 本体感觉机能的外周神经机制 47

3.3.2 本体感觉机能的中枢神经机制 49

3.4 本体感觉机能的测量与评价方法 50

3.4.1 本体感觉机能评价方法起源 50

3.4.2 本体感觉机能的测试设备 52

3.4.3 本体感觉机能测试方法操作流程 53

3.4.4 本体感觉机能测试方法的实验模板 54

3.5 下肢关节本体感觉与运动表现 56

3.6 下肢关节本体感觉与运动损伤 57

3.7 运动中下肢本体感觉对于平衡控制的机制 58

3.8 运动相关的踝关节本体感觉评估方法的选择 59

3.9 改善运动中平衡控制的踝关节本体感觉的干预措施 60

3.9.1 被动干预 60

3.9.2 主动干预 61

3.9.3 其他考虑 61

3.10 结语 62

参考文献 62

4 人体多关节运动控制&孙宇亮 刘宇 67

4.1 生物力学特性与多关节肢体运动控制特点 67

4.2 互动力矩在多关节运动控制中的作用 69

4.2.1 互动力矩需要CNS的调控 69

4.2.2 互动力矩的特点及其影响因素 70

4.3 下肢多关节运动控制的研究 73

4.4 研究肢体多关节动力学的重要途径——环节互动动力学分析 75

4.5 人体多关节运动控制假说 77

4.6 人体多关节运动控制策略新学说——主导关节假说 78

4.7 在主导关节假说基础上对下肢多关节控制的探索 80

参考文献 90

5 人体运动的肌电图与肌动图学&傅维杰 田石榴 刘宇 95

5.1 肌电信号的神经肌肉机制 96

5.1.1 神经控制与肌电信号 96

5.1.2 肌肉保护机制与肌电现象 97

5.1.3 肌肉共收缩 99

5.2 肌动信号的肌肉力学机制 100

5.3 肌电图和肌动图在人体运动中的应用 101

5.3.1 与疲劳的相关研究 101

5.3.2 肌电图和肌动图比较 102

5.3.3 老年人肌力衰退中的应用 104

参考文献 105

6 运动技术的生物力学分析&于冰 刘卉 郭庆仙 单共兵 梁慧敏 万炳军 107

6.1 三级跳远的生物力学 107

6.1.1 影响三级跳远成绩的因素 108

6.1.2 助跑 109

6.1.3 三跳比例 111

6.1.4 踏跳技术 115

6.1.5 摆臂技术 116

6.2 铁饼投掷的生物力学 116

6.2.1 铁饼投掷成绩的组成部分 117

6.2.2 铁饼出手时的运动学参数 118

6.2.3 最佳出手角度 118

6.2.4 投掷节奏 119

6.2.5 超越器械 119

6.2.6 最后用力开始时的身体位置 121

6.2.7 最后用力 122

6.2.8 铁饼投掷的动力学 122

6.3 标枪投掷的生物力学 122

6.3.1 标枪投掷成绩的组成部分 123

6.3.2 标枪出手时的运动学参数 124

6.3.3 助跑和交叉步 125

6.3.4 单支撑阶段 125

6.3.5 最后用力 126

6.4 高尔夫球挥杆的生物力学 126

6.4.1 高尔夫球挥杆的动力学与运动学 127

6.4.2 定量分析方法 134

6.4.3 高尔夫球挥杆的生物力学模型 136

6.4.4 球手技术与球杆选择间的相互作用 139

6.4.5 生物力学反馈训练 141

6.5 结语 144

参考文献 145

7 人体运动的建模与仿真&郝卫亚 钟运健 吴成亮 肖晓飞 147

7.1 跳马技术动作的计算机仿真研究 147

7.2 自由体操落地动作的下肢动力学仿真研究 153

7.3 运动员空中动作的姿态控制的计算机仿真研究 161

7.4 快速跑时下肢双关节肌拉伤风险的建模与仿真分析 170

参考文献 179

8 非线性系统及其在人体运动研究中的应用&李立 181

8.1 变异性、稳定性、复杂性和适应性、 181

8.1.1 传统学说和非线性理论对变异性的不同认识 182

8.1.2 非线性系统对运动中变异性的理解 182

8.1.3 姿势控制中的变异性 183

8.1.4 变异性步态研究 184

8.1.5 步态病理学中的变异性 186

8.1.6 变异性的临床相关性 187

8.2 非线性系统在人体运动研究中的应用 188

8.2.1 姿态控制中的变异性 189

8.2.2 步态中的变异性 192

8.3 结语 195

参考文献 195

9 人体运动的影像学研究&王少白 蔡宗远 199

9.1 概述 199

9.2 光学拍摄、录像后的关节运动分析 203

9.3 医用影像中的体内关节生物力学分析 208

9.3.1 X光功能位的运动学测量 208

9.3.2 不同功能体位CT影像融合技术和测量关节运动 210

9.3.3 开放式核磁共振测量运动学 212

9.4 最新的影像学结合技术和双平面高速透视系统 213

9.4.1 双平面透视系统 213

9.4.2 高速双平面荧光透视成像系统 214

9.4.3 个体化多维透视建模及三维关节运动分析 216

9.5 运动捕捉和最新的数字导航技术分析临床关节运动 219

9.5.1 数字导航红外立体追踪技术 222

9.5.2 数据解析 223

9.6 运动数据拓展至生物力学仿真研究 226

9.6.1 双平面荧光透视成像系统数据采集及有限元模型 226

9.6.2 应用逆向动力学、人体建模等对运动损伤的研究 229

9.6.3 骨肌系统建模仿真对关节力和肌肉力的研究 230

9.7 结语 231

参考文献 232

10 力量训练的神经肌肉适应&田石榴 刘宇 井兰香 235

10.1 肌肉力量的内涵和外延 235

10.2 力量训练的神经肌肉适应机制 238

10.3 负重训练的神经肌肉适应 242

10.4 超等长训练的神经肌肉适应 243

10.5 负重超等长训练的神经肌肉适应 244

10.6 负重超等长训练的实验研究 246

10.7 结语 257

参考文献 257

11 振动力量训练的效果与力学生物学机制&史仍飞 危小焰 261

11.1 振动训练的提出和特性 261

11.2 振动训练的分类 262

11.2.1 按振动部位不同分类 262

11.2.2 按振动刺激方法不同分类 262

11.3 振动训练与传统训练的区别 263

11.4 振动训练对运动能力的影响 264

11.4.1 振动训练对力量的适应性影响 264

11.4.2 全身振动训练对人体平衡能力的影响 266

11.5 振动训练对老年康复的影响 266

11.5.1 骨质疏松症 266

11.5.2 膝关节炎 267

11.5.3 改善老年人肌力流失 268

11.6 振动训练的代谢效应 269

11.6.1 振动训练对神经肌肉的急性效应 269

11.6.2 振动训练对神经肌肉的长期效应 269

11.7 振动训练的力学生物学机制 270

11.8 结语 273

参考文献 273

12 脊柱运动生物力学基础&陈博 邓廉夫 吕维加 277

12.1 脊柱的运动学 277

12.1.1 颈椎的活动 278

12.1.2 胸腰椎的运动 280

12.1.3 脊柱运动的测量方法 282

12.2 脊柱的力学性能 283

12.2.1 脊柱功能单位的力学性能 284

12.2.2 椎体的力学性能 285

12.2.3 椎间盘的力学性能 286

12.2.4 附属韧带的力学性能 287

12.2.5 附属肌肉的力学性能 289

12.3 脊髓的生物力学 290

12.3.1 脊髓的位置和结构 290

12.3.2 脊髓的运动学 290

12.3.3 脊髓的力学特性 291

12.3.4 脊膜和齿状韧带的生物力学 292

12.4 脊柱不稳的生物力学 292

12.4.1 脊柱不稳的表现 292

12.4.2 脊柱不稳的生物力学因素 293

12.5 脊柱损伤的生物力学 296

12.5.1 脊柱损伤的力学因素 296

12.5.2 颈椎损伤 299

12.5.3 胸腰椎损伤 300

12.5.4 脊髓损伤 303

参考文献 305

13 下肢常见运动损伤的生物力学&刘卉 于冰 李翰君 张美珍 309

13.1 前交叉韧带损伤的生物力学 309

13.1.1 前交叉韧带损伤的机制 309

13.1.2 确定前交叉韧带损伤概率及危险因素的随机生物力学模型与模拟 311

13.1.3 基于随机生物力学模型与模拟分析的前交叉韧带损伤危险因素 317

13.2 腘绳肌损伤的生物力学 322

13.2.1 腘绳肌损伤的机制 323

13.2.2 腘绳肌损伤的危险因素 324

13.2.3 腘绳肌柔韧与力量对其静息长度的影响 327

13.3 结语 331

参考文献 332

14 运动鞋与装备的生物力学&傅维杰 魏书涛 刘宇 335

14.1 足与运动鞋 335

14.1.1 足的功能解剖和运动（足型） 336

14.1.2 现代运动鞋的发展 336

14.1.3 鞋材料、结构和功能设计 339

14.2 冲击力、人体与鞋 339

14.2.1 冲击力的力学特征 339

14.2.2 下肢运动学反馈 340

14.2.3 软组织振动与肌肉调谐 341

14.2.4 冲击力、软组织振动与运动损伤 342

14.3 足一鞋生物力学 343

14.3.1 感知与舒适 343

14.3.2 后足控制和稳定 345

14.3.3 鞋中底硬度与前足屈曲 346

14.3.4 护踝与高帮鞋 349

14.3.5 裸足与仿裸足鞋 351

14.4 紧身装备的生物力学 353

14.4.1 概述及分类 353

14.4.2 力量输出 354

14.4.3 运动疲劳 355

14.4.4 软组织／肌肉功能 357

14.5 肌内效贴的生物力学 361

14.5.1 概述及使用 361

14.5.2 力量及运动表现 362

14.5.3 肢体活动范围 364

14.5.4 炎症、水肿和疼痛 364

14.5.5 神经肌肉功能 365

14.6 结语 366

参考文献 366

15 步行动作的运动生物力学&钱竞光 371

15.1 人体步行动作动力学建模方法研究进展 371

15.2 人体步行动作的LIFEMOD动力学建模 373

15.2.1 动作数据捕捉 373

15.2.2 LIFEMOD动力学建模 373

15.2.3 两种不同坐标之间点的转化原理 377

15.3 肌肉力量数据的模拟计算 378

15.3.1 不同健身动作运动过程中股骨的载荷 378

15.3.2 确定股骨颈载荷和边界条件数据 385

15.3.3 各种步态动作中股骨颈处应力计算 386

15.3.4 不同步态下股骨颈的应力分布规律探讨 388

15.4 有效预防股骨颈骨折的健身方法 390

15.5 结语 391

参考文献 392

16 太极拳中的生物力学&毛德伟 孙威 张翠 宋祺鹏 黄灵燕 393

16.1 太极拳运动特征的生物力学研究 393

16.1.1 太极拳运动下肢肌肉收缩特征 394

16.1.2 太极拳运动脚步移动时空特征 398

16.1.3 太极拳运动单腿站立时间参数及足底压力分布特征 400

16.1.4 太极拳运动不同步法足底压力特征 402

16.2 太极拳锻炼效果的生物力学研究 405

16.2.1 太极拳锻炼对平衡能力的影响 405

16.2.2 太极拳锻炼对神经肌肉反应能力的影响 409

16.2.3 太极拳锻炼对本体感觉的影响 411

16.2.4 太极拳锻炼对下肢力量的影响 412

16.3 新型太极拳康复方案对骨性关节炎的干预研究 414

16.3.1 新型太极拳康复方案 415

16.3.2 新型太极拳康复方案在患者临床康复方面的效果评价 416

16.3.3 新型太极拳康复方案在患者步态方面的效果评价 417

16.3.4 新型太极拳康复方案在患者平衡能力方面的效果评价 418

16.3.5 干预后，患者在生物力学方面的改变 419

16.3.6 小结 420

16.4 结语 420

16.4.1 加强太极拳基础性实证研究 420

16.4.2 加强太极拳生物力学机理机制研究 420

参考文献 421

17 运动影响老年痴呆症的分子动力学模拟&钱振宇 425

17.1 老年痴呆症概述 425

17.2 运动对人体微环境的改变 426

17.3 分子动力学的原理和方法 427

17.3.1 分子动力学模拟方法 427

17.3.2 副本交换分子动力学方法 429

17.3.3 分子力场介绍 429

17.4 运动影响淀粉样蛋白聚集的模拟研究 430

17.4.1 建模和方法 431

17.4.2 DMF对β淀粉样蛋白二级结构的改变 432

17.4.3 DMF对β淀粉样蛋白三级结构的改变 433

17.4.4 DMF与β淀粉样蛋白的相互作用机制 438

17.5 结语 441

参考文献 441

18 老年人运动与健康的生物力学&李海鹏 孙泊 吕娇娇 445

18.1 老年人肌力流失 445

18.1.1 老年人肌力流失的概念及内涵 445

18.1.2 老年人肌力流失与肌肉疲劳 447

18.1.3 老年人肌力流失生物力学特征 449

18.1.4 老年人肌力流失的应对策略 451

18.2 人体运动的能量消耗 454

18.2.1 能量消耗的概述 454

18.2.2 概念 454

18.2.3 能量消耗的测量技术 455

18.2.4 步行模式与能量消耗 460

18.2.5 运动速度与能量消耗 461

18.3 老年人运动与认知健康 463

18.3.1 身体活动功能与认知功能的关系 463

18.3.2 运动干预对认知功能的影响 466

18.3.3 小结 469

参考文献 470

索引 473