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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