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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EMG171

(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=5HZ186

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