康复工程生物力学

本书是“生命工程生物力学系列”之一。本书将首先简要介绍康复工程相关的生物力学基础知识、生物力学检测技术和生物力学建模与仿真等基本方法；在此基础上，将较系统地总结和介绍近年来我国在康复工程生物力学方面的研究果与进展，并综述相关的靠前前沿进展；涉及的内容包括假肢、矫形器、轮椅等康复辅具设计和评价中的生物力学问题，脑卒中、脑瘫、糖尿病足、老年人运动功能障碍等特殊病患的康复评价与训练中的生物力学问题，以及传统康复治疗中和康复机器人设计与应用中的生物力学问题等。

樊瑜波，教授，博士生导师。北京航空航天大学生物与医学工程学院院长。国家康复辅具研究中心主任。“生物力学与力生物学”教育部重点实验室主任。

1 下肢残肢的生物力学
1.1 残肢形状和体积变化的监测手段
1.1.1 水中浸泡和圆周测量
1.1.2 激光视频扫描
1.1.3 剪影法
1.1.4 手持式数字转换器和扫描器
1.1.5 X线（X-ray）和CT扫描（computer tomography）
1.1.6 磁共振成像扫描
1.1.7 超声成像（ultrasound）
1.2 残肢皮肤及皮下软组织的生物力学研究
1.3 截肢后大腿血管树空间结构的改变
1.4 截肢后旋股外侧动脉降支的血液流动和氧气传输
参考文献
2 下肢假肢的生物力学研究
2.1 接受腔
2.1.1 界面应力
2.1.2 接受腔的CAD／CAM
2.1.3 有限元分析
2.2 一体化小腿假肢
2.2.1 一体化小腿假肢概念
2.2.2 界面应力分析
2.2.3 设计参数
2.3 假肢对线
2.3.1 对线过程
2.3.2 小腿假肢对线研究
参考文献
3 脊柱侧凸矫形器的生物力学
3.1 概述
3.2 脊柱侧凸矫形器
3.2.1 治疗原理
3.2.2 治疗效果评价标准
3.2.3 侧凸进展风险度
3.2.4 脊柱侧凸矫形器种类
3.3 超声波技术在脊柱矫形器中的应用
参考文献
4 楔形鞋垫生物力学
4.1 楔形鞋垫设计与下肢步态生物力学
4.1.1 背景
4.1.2 楔形支撑下关节力矩的实验研究
4.1.3 楔形鞋垫转移足底压力中心
4.2 楔形支撑下膝关节的计算生物力学研究
4.2.1 肌骨模型及有限元分析
4.2.2 半月板和软骨应力
4.2.3 膝关节内侧负荷
参考文献
5 自主意识控制机器人辅助下的脑卒中后患者上肢康复
5.1 脑卒中后患者的功能损伤及传统上肢康复
5.2 机器人训练系统辅助下的脑卒中患者后上肢康复治疗
5.3 自主意识控制的机器人辅助训练系统
5.3.1 持续性自主意识控制的主动一辅助运动训练模式康复机器人——PolyJbot系统
5.3.2 肌电驱动的手功能康复机器人——HRR系统
5.3.3 肌电驱动的FES-机器人复合康复系统
5.4 自主意识控制的机器人辅助脑卒中患者康复训练及临床效果评估
5.4.1 自主意识控制的PolyJbot训练系统与持续性被动运动训练系统对患者上肢运动功能的训练效果
5.4.2 FES-机器人复合训练系统与单纯的机器人训练系统对脑卒中患者上肢运动功能的训练效果
参考文献
6 脑瘫儿童足踝矫形的生物力学
6.1 脑瘫儿童足踝畸形特征与评价
6.1.1 脑瘫分类
6.1.2 脑瘫儿童足踝畸形的特征
6.1.3 脑瘫儿童足踝畸形的评价
6.2 足外翻与足内翻矫形的生物力学
6.2.1 足外翻与足内翻畸形的特征和原因
6.2.2 足外翻和足内翻畸形的评价方法
6.2.3 足外翻和足内翻畸形的治疗方法
6.3 马蹄足（尖足）步态矫形的生物力学
6.3.1 尖足畸形的特征和原因
6.3.2 尖足畸形的评价方法
6.3.3 尖足畸形的治疗方法
6.3.4 展望
参考文献
7 糖尿病足康复治疗的生物力学
7.1 糖尿病足的病因学及临床评估
7.1.1 糖尿病足的发病机制
7.1.2 糖尿病足的临床检查方法及分级标准
7.2 糖尿病足的生物力学因素及评价方法
7.2.1 足部骨骼畸形及关节活动受限
7.2.2 基于组织力学特性分析的糖尿病足生物力学研究
7.2.3 基于足部微循环的糖尿病足生物力学研究
7.2.4 基于组织内部应力分析的糖尿病足生物力学研究
7.3 基于生物力学的糖尿病足鞋、鞋垫设计方法
7.3.1 基于足部不同损伤程度选择治疗方案
7.3.2 糖尿病鞋、鞋垫的设计因素及其生物力学效应
7.3.3 糖尿病鞋、鞋垫治疗效果的生物力学评价
7.4 基于生物力学分析的糖尿病足智能监测与主动防护新技术
7.4.1 糖尿病患者足部智能监测
7.4.2 糖尿病患者足部智能防护
7.4.3 基于3D打印的个性化糖尿病足治疗鞋、鞋垫
参考文献
8 关于老年人跌倒机制与平衡功能提升的研究进展
8.1 平衡功能的评估
8.1.1 仪器测量方法
8.1.2 非仪器测量方法
8.2 平衡功能监测和平衡训练装置
8.3 可穿戴惯性运动传感器和足底压力传感器的工作原理
8.3.1 惯性运动传感器
8.3.2 足底压力传感器
8.4 基于足底压力传感器的振动反馈平衡提升系统
8.5 总结
8.5.1 可穿戴传感器
8.5.2 平衡反馈信息
8.5.3 未来研究展望
参考文献
9 颈椎疾病中医手法康复的生物力学
9.1 颈椎手法治疗的生物力学测量
9.1.1 手法的在体测量
9.1.2 手法力学数据的分析
9.2 正常颈椎生理功能的有限元建模
9.2.1 正常人全颈椎有限元建模
9.2.2 正常人有限元模型的验证
9.2.3 正常人全颈椎模型应力观察
9.2.4 正常人椎动脉流体模型的构建
9.2.5 正常人颈椎流固耦合分析
9.3 病理颈椎生物力学机制的有限元仿真
9.3.1 上颈椎病理有限元建模
9.3.2 上颈椎病理有限元流固耦合分析
9.3.3 正常模型与病理模型流速值-时间曲线对比
9.3.4 下颈椎病理有限元建模
9.3.5 正常、病理颈椎有限元模型对比
9.3.6 病理颈椎模型的应力特点
9.4 颈椎手法治疗的有限元仿真
9.4.1 手法作用的椎体应力分析
9.4.2 手法作用的椎间盘应力分析
9.5 总结
参考文献
10 下肢假肢检测中的生物力学问题
10.1 下肢假肢的分类与简介
10.1.1 假肢膝关节
10.1.2 假脚
10.2 假肢膝关节的生物力学特性及其检测
10.2.1 膝关节测试基础理论
10.2.2 动态试验
10.2.3 静态试验
10.2.4 扭矩试验
10.3 下肢踝足装置的生物力学特性及检测
10.3.1 踝足装置测试基础理论
10.3.2 动态试验
10.3.3 静态试验
参考文献
索引