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序言 1

第一章 做为一门边缘学科的生物力学 1

导言 1

一、测定、描述、分析和评定 1

(一)测定和描述 3

(二)分析 5

(三)评定 6

二、本书的内容纲要 7

(一)运动学 7

(四)肌肉和关节生物力学 8

(三)人体测量学 8

(二)动力学 8

(五)肌电图学 9

第二章 运动学 10

发展史和问题的复杂性 10

一、运动学惯例 11

(一)绝对空间参照系 12

(二)一个身体环节在空间的总描述 12

二、直接测定技术 13

(一)角度计 13

(二)加速度计 15

(一)光学镜头的基本知识简述 18

三、图象测量技术 18

(三)电影摄影学 20

(二)设置光圈和景深 20

(四)录象 22

(五)频闪摄影 22

(六)光电技术 24

(七)各种运动学系统小结 24

四、数据转换技术 26

(一)模数转换 26

(二)影片数字化技术 27

(一)原始数据的性质 28

(三)录像数字化 28

五、运动学原始数据处理 28

(二)谐波分析(富立叶) 29

(三)采样理论 31

(四)信号与噪声 32

(五)数据平滑及逼近 35

(六)几种平滑方法的比较 42

六、平滑后数据的角度计算 44

(一)肢体环节角度 44

(二)关节角度 45

(三)举例 46

七、速度和加速度的计算 48

(一)举例 49

八、运动学习题 50

参考文献 52

第三章 人体测量学 54

一、运动生物力学中人体测量学的范围 54

(一)环节尺寸 54

二、密度、质量和转动惯量的特性 55

(一)全身密度 55

(三)环节质量和质量中心 56

(二)环节密度 56

(四)多环节系统的质心 59

(五)转动惯量和转动半径 60

(六)平行移轴原理 62

三、人体测量表及运动学数据的使用 63

(一)各环节质量及质心的计算 63

(二)身体总质心的计算 64

四、直接实验测量 67

(一)身体质心的解剖学位置 67

(二)远端环节的质量计算 68

(三)远端环节的转动惯量 69

(一)肌肉横截面积和长度 70

五、肌肉测量学 70

(二)运动时肌长度的变化 71

(三)单位横截面积的力(应力) 71

(四)多关节肌 71

(五)肌肉的机械效益 72

六、习题 72

参考文献 73

第四章 动力学 76

分析途径 76

一、环节链模型 77

(一)环节链模型的受力 78

(二)关节反作用力受骨与骨之间的作用力 79

二、环节链基本方程--受力图 82

三、力传感器及测力台 87

(一)多维力转感器 88

(二)测力台 88

(三)测力台与运动学数据的同步 92

(四)测力台数据与运动学数据的结合 92

(五)肌肉力矩曲线的讨论 93

四、动态情况下骨与骨之间力的计算 94

五、习题 95

参考文献 97

第五章 机械功、能和功率定义和理论 99

(一)新陈代谢，机械效率和总功率 99

(二)净机械功--内功和外功 99

(三)肌肉的正功 100

(四)肌肉的负功 101

(五)肌肉的机械功率 101

(六)肌肉的机械功 102

(七)对外负荷做的机械功 103

(八)环节之间机械能的传递 106

(一)多肌收缩 107

一、无效运动的原因 107

(二)对抗重力的等长收缩 108

(三)颤抖动作 108

(四)一个关节上的能量产生及另一关节上的能量吸收 108

(五)能量流程图 110

二、能量存储形式 111

(一)体内一个环节的能量及在环节内的能量交换 113

(二)环节内能量转换的确切公式 116

(三)多环节系统的总能量 116

(四)全身的正功和负功 117

(五)身体的总功；总环节之间的能量转换 119

三、人体运动的总频率 120

(一)运动时做的内机械功 121

四、能量分析在训练、诊断及治疗中的应用 122

(一)总机械功的监测 123

(二)详细诊断 123

五、习题 123

参考文献 125

第六章 肌肉力学 127

运动单位 127

一、运动单位的募集 128

(一)尺寸原理 130

(二)运动单位的类型--快肌与慢肌 132

二、肌肉的力--长度特性 133

(一)收缩元的力--长度曲线 133

(二)并联结缔组织的影响 135

(三)串联弹性组织 135

三、力--速度特性 138

(一)向心收缩 138

(二)离心收缩 140

(三)长度和速度组合对力的影响 141

(四)肌肉收缩的一个典型的时间特性 141

四、肌肉单收缩及肌肉模型 143

(一)阶梯状收缩 144

(二)肌肉模型化 146

参考文献 147

第七章 人体运动学的肌电学 150

一、肌肉收缩的电生理学 150

(一)运动终板 150

(二)由连续的化学因素刺激导致的单收缩 151

(三)肌肉动作电位的产生 151

(四)肌肉动作电位的持续时间 153

二、肌电记录法 154

(二)输入阻抗 155

(一)放大器增益 155

(三)频率响应 157

(四)共用模式衰减 161

三、肌电信号的处理 164

(一)全波整流 165

(二)包络线 166

(三)真实的数学积分 167

四、肌电与生物力学参数之间的关系 168

(一)EMG与等长张力 168

(二)肌肉缩短与伸长时的EMG 171

(三)疲劳时肌电的变化 171

参考文献 173

附录A 人体测量学、运动学和测力台数据 177

表A-1 解剖标志点位置、单位和时间方面的信息 177

表A-2 人体测量学数据 180

表A-3 原始输入坐标数据 181

表A-4 四阶低通滤波Fc=5HZ 186

表A-5 脚质心的位移、速度和加速度 191

表A-6 小脚质心的位移、速度和加速度 196

表A-7 大腿质心的位移、速度和加速度 201

表A-8 躯干、头和手质心的位移、速度和加速度 206

表A-9 身体总质心的位移、速度和加速度 211

表A-10 测力台数据--力、力矩和压力中心 214

表A-11 关节角度、角速度和角加速度 215

附录B 动力学分析 220

表B-1 右踝的关节反作用力和肌肉净力矩 220

表B-2 右膝的关节反作用力和肌肉净力矩 225

表B-3 右髋的关节反作用力和肌肉净力矩 230

表B-4 右脚的功能、势能和总能量 235

表B-5 右小腿的功能、势能和总能量 240

表B-6 右大腿的功能、势能和总能量 245

表B-7 躯干、头和手的动能、势能和总能量 250

表B-8 身体总能量、绝对能量变化的总和 255