人體生物摩擦學(xué)

前言

　　40多年前，工業(yè)中的許多問(wèn)題使人們對(duì)于“摩擦學(xué)”這個(gè)名詞及其概念有了新的認(rèn)識(shí)。很快，人們就發(fā)現(xiàn)：在生物系統(tǒng)研究領(lǐng)域，深刻理解負(fù)載、活動(dòng)表面之間相互作用的性質(zhì)規(guī)律同樣非常重要?！吧锬Σ翆W(xué)”這個(gè)名詞在1970年得以首次使用，并在1973年被定義為“與生物系統(tǒng)相關(guān)的摩擦學(xué)現(xiàn)象”。這本書(shū)的主旨是探討人體中的摩擦學(xué)現(xiàn)象，這方面最為突出的表現(xiàn)就是：天然承載滑膜關(guān)節(jié)性能優(yōu)良，而用人工關(guān)節(jié)取代后，承載性能下降，盡管關(guān)節(jié)置換術(shù)可減輕患者痛苦，并使他們能在術(shù)后重新站立行走。該書(shū)前面幾章將對(duì)此進(jìn)行專(zhuān)題討論，并在后面的章節(jié)中進(jìn)一步提及其他器官?！　≡诠こ棠Σ翆W(xué)的基礎(chǔ)上加上生物學(xué)的概念，使人們?cè)谘芯抗腆w間復(fù)雜表面相互作用的機(jī)理方面，遇到了巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)也產(chǎn)生了激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)。從摩擦學(xué)問(wèn)題（包括從自然界發(fā)現(xiàn)的一般性問(wèn)題以及從人體中發(fā)現(xiàn)的特殊性問(wèn)題）的解決方案中，虛心學(xué)習(xí)的工程技術(shù)人員與科學(xué)家可獲益良多。有關(guān)將自然界對(duì)于摩擦學(xué)問(wèn)題的解決方案運(yùn)用到當(dāng)前某些工程領(lǐng)域的可行性，已引起人們的極大興趣，這可以從仿生學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展得到印證?！　≈袊?guó)對(duì)摩擦學(xué)的研究由來(lái)已久，并在摩擦學(xué)史上占據(jù)顯赫地位。在中國(guó)摩擦學(xué)學(xué)會(huì)的大力支持下，有關(guān)人體生物摩擦學(xué)的這本專(zhuān)著得以編輯出版。全書(shū)以系統(tǒng)、生動(dòng)的方式對(duì)該主題進(jìn)行闡述，表明人們對(duì)此興趣越來(lái)越濃厚。該書(shū)為人體生物摩擦學(xué)這一領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn)，它不僅為眾多讀者介紹了這一領(lǐng)域內(nèi)許多引人人勝的、新的研究工作，同時(shí)也為中國(guó)摩擦學(xué)領(lǐng)域的近期學(xué)術(shù)活動(dòng)帶來(lái)了盎然生機(jī)。

內(nèi)容概要

本書(shū)是論述人體中生物摩擦學(xué)問(wèn)題的科學(xué)專(zhuān)著，由我國(guó)從事該領(lǐng)域研究的多位專(zhuān)家合作撰寫(xiě)。全書(shū)分為兩大部分：第1章至第5章為共性部分，論述人體生物摩擦學(xué)中的共性問(wèn)題；第6章至第12章為專(zhuān)題部分，論述了關(guān)節(jié)、軟骨、接骨板等植入物、滑液、牙齒、心血管系統(tǒng)和皮膚的摩擦學(xué)問(wèn)題，涉及天然和人工組織器官兩方面內(nèi)容。    本書(shū)不僅向人體生物摩擦學(xué)領(lǐng)域的專(zhuān)家和研究人員提供了系統(tǒng)、翔實(shí)的科研成果和資料，其內(nèi)容對(duì)專(zhuān)業(yè)從事相關(guān)醫(yī)療器械產(chǎn)品生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的工程技術(shù)人員也具有重要作用。由于當(dāng)今醫(yī)學(xué)與工程學(xué)之間日益緊密的交叉與融合，這部著作對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的醫(yī)生也有重要的參考價(jià)值。該著作同時(shí)還可作為工科和醫(yī)科領(lǐng)域大學(xué)本科生和研究生的教學(xué)參考用書(shū)。

書(shū)籍目錄

序Preface前言第1章　緒論  1.1　人體生物摩擦學(xué)的定義與研究對(duì)象  1.2　人體生物摩擦學(xué)中的天然摩擦副  1.3　人體生物摩擦學(xué)中的人工摩擦副  1.4　人體生物摩擦學(xué)中的基礎(chǔ)理論問(wèn)題　1.5　假體與植入物摩擦學(xué)設(shè)計(jì)中的基本問(wèn)題　1.6　人體生物摩擦學(xué)學(xué)科發(fā)展展望　參考文獻(xiàn)第2章　人體骨-肌-關(guān)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)與受力分析　2.1　人體骨-肌-關(guān)節(jié)系統(tǒng)中的生物力學(xué)問(wèn)題　2.2　人體的運(yùn)動(dòng)測(cè)量　2.3　人體的力學(xué)測(cè)量　2.4　肌電測(cè)量　2.5　肌肉力的理論計(jì)算　2.6　人體關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)與受力分析　2.7　人體骨-肌-關(guān)節(jié)系統(tǒng)生物力學(xué)研究展望　參考文獻(xiàn)第3章　人體生物摩擦學(xué)中的生物材料　3.1　生物材料定義和分類(lèi)　3.2　金屬材料　3.3　高分子材料　3.4　陶瓷材料　3.5　碳素材料　3.6　表面涂層材料　3.7　生物材料的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)　3.8　人體生物摩擦學(xué)相關(guān)材料的研究展望　參考文獻(xiàn)第4章　人工關(guān)節(jié)的潤(rùn)滑分析　4.1　人工關(guān)節(jié)中的潤(rùn)滑　4.2　人工髖關(guān)節(jié)的EHL計(jì)算模型與基本方程　4.3　方程的無(wú)量綱化及彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑的數(shù)值求解　4.4　人工髖關(guān)節(jié)非穩(wěn)態(tài)EHL計(jì)算分析　4.5　人工髖關(guān)節(jié)穩(wěn)態(tài)EHL計(jì)算分析　4.6　人工髖關(guān)節(jié)二維軸對(duì)稱(chēng)純擠壓EHL數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算法　4.7　人工髖關(guān)節(jié)EHL膜厚的近似估算方法　4.8　人體摩擦副潤(rùn)滑分析方法研究展望　4.9　主要符號(hào)　參考文獻(xiàn)第5章　人體環(huán)境中植入物的磨損問(wèn)題　5.1　人體環(huán)境中的機(jī)械磨損　5.2　人體環(huán)境中的腐蝕磨損　5.3　人體環(huán)境中的微動(dòng)磨損　5.4　人體環(huán)境中的磨損顆?！?.5　磨粒的物理化學(xué)分析　5.6　人體環(huán)境中磨損問(wèn)題研究展望　參考文獻(xiàn)第6章　人工關(guān)節(jié)摩擦學(xué)　6.1　天然活動(dòng)關(guān)節(jié)的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)　6.2　人工關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)　6.3　人工關(guān)節(jié)的固定　6.4　人工關(guān)節(jié)摩擦學(xué)　6.5　人工關(guān)節(jié)松動(dòng)的機(jī)理與對(duì)策　6.6　人工關(guān)節(jié)摩擦學(xué)性能測(cè)試與評(píng)價(jià)　6.7　人工關(guān)節(jié)摩擦學(xué)設(shè)計(jì)展望　參考文獻(xiàn)第7章　天然與人工軟骨摩擦學(xué)　7.1　天然關(guān)節(jié)軟骨的相關(guān)研究　7.2　天然關(guān)節(jié)軟骨的損傷與修復(fù)　7.3　人工關(guān)節(jié)軟骨　7.4　關(guān)節(jié)軟骨的試驗(yàn)研究　7.5　關(guān)節(jié)軟骨摩擦學(xué)的研究展望　參考文獻(xiàn)第8章　天然骨/植入物的微動(dòng)磨損　8.1　天然骨/植入物的界面與微動(dòng)　8.2　天然骨/植入物界面的力學(xué)分析　8.3　天然骨/金屬植入物的微動(dòng)磨損　8.4　研究展望　參考文獻(xiàn)第9章　天然與人工滑液　9.1　天然滑液　9.2　人工滑液　9.3　人工關(guān)節(jié)潤(rùn)滑系統(tǒng)　9.4　天然與人工滑液的試驗(yàn)研究　9.5　人工滑液的研究展望　參考文獻(xiàn)第10章　牙齒摩擦學(xué)　10.1　牙齒的功能與解剖學(xué)結(jié)構(gòu)　10.2　牙齒的摩擦學(xué)問(wèn)題　10.3　人體天然牙的摩擦行為　10.4　人體天然牙的磨損行為　10.5　牙科修復(fù)材料摩擦學(xué)研究　10.6　牙科材料的摩擦學(xué)性能測(cè)試　10.7　牙齒摩擦學(xué)的研究展望　參考文獻(xiàn)第11章　人工心血管系統(tǒng)摩擦學(xué)　11.1　心臟瓣膜疾病及其治療　11.2　人工機(jī)械心臟瓣膜的結(jié)構(gòu)與摩擦學(xué)問(wèn)題　11.3　心臟機(jī)械輔助循環(huán)裝置——心室輔助裝置和人工心臟　11.4　人工心臟與心室輔助裝置的摩擦　11.5　人工心血管系統(tǒng)摩擦學(xué)試驗(yàn)研究與性能檢測(cè)　11.6　技術(shù)發(fā)展展望　參考文獻(xiàn)第12章　皮膚的摩擦學(xué)問(wèn)題　12.1　天然皮膚的功能與結(jié)構(gòu)　12.2　天然皮膚的摩擦學(xué)問(wèn)題　12.3　皮膚摩擦的實(shí)驗(yàn)方法　12.4　皮膚摩擦學(xué)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用　12.5　皮膚摩擦學(xué)的工業(yè)應(yīng)用　12.6　皮膚摩擦學(xué)發(fā)展展望參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第2章　人體骨-肌-關(guān)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)與受力分析　　2.3　人體的力學(xué)測(cè)量　　2.3.1　肢體的力學(xué)測(cè)量肢體力是指人的上、下肢對(duì)外界的作用力，它來(lái)自人的肌力，并在關(guān)節(jié)上產(chǎn)生關(guān)節(jié)反力。后者是設(shè)計(jì)人工關(guān)節(jié)的重要依據(jù)。　　肌力(muscle strength)是肌肉收縮的力量，雖然本章2．5節(jié)將介紹肌肉力的計(jì)算方法，但仍屬一種發(fā)展中的理論。肌電測(cè)量與肌力測(cè)量將和理論分析一起，成為獲取肢體力學(xué)數(shù)據(jù)的重要手段?！　〖×y(cè)量的目的包含兩個(gè)方面：一方面是為了科學(xué)研究的需要；另一方面用于體育界運(yùn)動(dòng)員的科學(xué)訓(xùn)練。為此，世界上很多公司推出了相關(guān)的產(chǎn)品，如Cybex6000、Biodex2AP、Kin-Com、KINITECH、IKARUS等。Biodex2AP可以實(shí)現(xiàn)7種關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)測(cè)量：肩關(guān)節(jié)內(nèi)外旋、肩關(guān)節(jié)外展、肘關(guān)節(jié)屈伸、腕關(guān)節(jié)屈伸、髖關(guān)節(jié)屈曲、膝關(guān)節(jié)屈曲、踝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻，并能測(cè)出在各種速度下各關(guān)節(jié)角度所對(duì)應(yīng)的最大力量；不同等速狀態(tài)下出現(xiàn)的峰力矩值所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角度；不同等速狀態(tài)和不同重復(fù)次數(shù)下的功率以及總的做功；不同等速狀態(tài)下的力量耐力；不同等速狀態(tài)下的離心性力和靜力最大值等。德國(guó)BFMC公司的IKARUS產(chǎn)品則是一種專(zhuān)門(mén)用于肩關(guān)節(jié)的力學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，可對(duì)人體肩關(guān)節(jié)進(jìn)行三維測(cè)量和運(yùn)動(dòng)模擬，并給出每個(gè)幾何平面上任一測(cè)量位置的做功變化。　　上述設(shè)備的設(shè)計(jì)全都基于等速運(yùn)動(dòng)的原理。等速運(yùn)動(dòng)是一種速度恒定而阻力可變的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中的速度預(yù)先在儀器上設(shè)定，一旦速度設(shè)定，不管受試者用多大的力量，肢體運(yùn)動(dòng)的速度都不會(huì)超過(guò)預(yù)先設(shè)定值。

圖書(shū)封面

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