生物流体力学

《时代教育·国外高校很好教材精选:生物流体力学(原书第2版)》旨在为将流体力学应用于人体循环系统研究的相关课程提供教材，宜教易学。《时代教育·国外高校很好教材精选:生物流体力学(原书第2版)》分为三个部分。靠前部分主要对流体力学和固体力学的基础知识以及后边各章所涉及的心血管生理学作了概述。第二部分讲述了人体循环系统中的流体力学，重点针对动脉系统。第三部分的内容主要涉及介植入体及心血管系统的一些测量方法。

译者序
前言
符号表
缩略语表
单位换算系数、常用的常量与方程
第一部分流体力学、固体力学与心血管生理学
第1章流体力学原理1
1.1引言1
1.2流体的固有属性1
1.2.1密度1
1.2.2黏度4
1.2.3可压缩性5
1.2.4表面张力5
1.3流体静力学6
1.4质量和动量的宏观平衡7
1.4.1质量守恒7
1.4.2动量守恒9
1.5质量和动量的微观平衡11
1.5.1质量守恒11
1.5.2动量守恒13
1.5.3数学解17
1.6伯努利方程21
1.7无量纲分析24
1.8直管中的流体力学26
1.8.1流动稳定性及相关特性26
1.8.2流动脉动的影响30
1.9边界层分离32
习题33
参考文献33
第2章固体力学简介34
2.1材料力学简介34
2.1.1弹性行为34
2.1.2工程应变和真实应变36
2.1.3增量弹性模量36
2.1.4泊松比36
2.1.5切应力与切应变37
2.1.6广义胡克定律38
生物流体力学2.1.7体积模量40
2.2薄壁圆管问题40
2.3厚壁圆管问题42
2.3.1平衡方程42
2.3.2相容条件42
2.4黏弹性45
习题47
参考文献48
第3章心血管生理49
3.1引言49
3.2心49
3.2.1概述49
3.2.2心的结构51
3.2.3心传导系51
3.2.4心的功能54
3.3心瓣膜57
3.4体循环58
3.5冠状动脉循环63
3.6肺循环和肺的气体交换66
3.7脑循环和肾循环68
3.7.1脑循环68
3.7.2肾循环69
3.8微循环70
3.9循环的调节72
3.10动脉粥样硬化73
3.10.1动脉粥样硬化的形态学73
3.10.2动脉粥样硬化斑块的生长过程74
3.10.3生理学意义77
习题78
参考文献78
第二部分人体循环系统生物力学
第4章血液的流变特性和血管的力学特性83
4.1血液的流变特性83
4.1.1毛细管测黏法、同轴圆筒测黏法、锥—板测黏法的黏度测定及理论83
4.1.2血液的物理属性87
4.1.3血液的黏性88
4.1.4非牛顿流体压力—流动关系99
4.1.5流动及其产生的应力诱导溶血和血小板的激活105
4.2血管的力学性能107
4.2.1血管壁的结构组分及材料属性107
4.2.2血管的材料特性110
4.2.3血管壁的残余应力114
4.2.4心肌的材料特性115
4.3总结116
习题116
参考文献118
第5章静态和定常流模型119
5.1引言119
5.2循环系统中的流体静力学119
5.3伯努利方程的应用120
5.3.1相对静水压的测量120
5.3.2动脉狭窄和动脉瘤121
5.3.3心瓣膜狭窄122
5.4刚性管流动模型126
5.4.1血管阻力128
5.4.2血管阻力的局部变化129
5.5动脉入口长度的计算及其对流动发展的影响129
5.6可塌陷血管中的血液流动132
5.7总结134
习题134
参考文献136
第6章非定常流与非均匀几何形状模型137
6.1引言137
6.2人体循环系统中的Windkessel模型137
6.3脉动血流动力学的连续模型139
6.3.1动脉系统中的波传播139
6.4动脉粥样硬化的血流动力学理论157
6.4.1低压理论、低壁面切应力理论和高壁面切应力理论159
6.4.2随时间变化的壁面切应力、振荡剪切指数和壁面切应力梯度161
6.5壁面切应力及其对内皮细胞的影响162
6.6动脉弯曲和分叉处的流动164
6.6.1弯曲血管164
6.6.2分支与分叉168
6.7动脉狭窄和动脉瘤处的流动171
6.8总结178
习题178
参考文献179
第7章原生心瓣膜180
7.1引言180
7.2主动脉瓣和肺动脉瓣181
7.2.1力学性能182
7.2.2瓣膜动力学185
7.3二尖瓣和三尖瓣187
7.3.1机械性能191
7.3.2瓣膜动力学193
习题196
参考文献197
第三部分心血管植介入体、生物力学测量技术及计算机仿真
第8章人工心瓣膜动力学203
8.1引言203
8.2人工心瓣膜发展历史简介204
8.2.1机械瓣204
8.2.2组织材料瓣膜207
8.2.3机械瓣膜与生物组织瓣膜对比小结210
8.2.4经导管（介入）瓣膜210
8.2.5当前使用的人工心瓣膜212
8.3人工心瓣膜的血流动力学评价213
8.3.1压力降213
8.3.2有效开口面积214
8.3.3反流216
8.3.4血流状态（flowpatterns）与切应力217
8.3.5人工心瓣膜渗漏224
8.3.6空化现象和高强度振荡信号225
8.4凝血风险和血流破坏的体外研究227
8.4.1血栓沉积的影响227
8.5人工心瓣膜的耐久性228
8.5.1磨损228
8.5.2疲劳229
8.5.3矿化229
8.6当前瓣膜设计的发展趋势230
8.7总结231
习题231
参考文献232
第9章血管治疗技术233
9.1血管搭桥植入物233
9.2动静脉瘘234
9.3血管搭桥材料的类型235
9.4血管搭桥的临床经验238
9.5生物力学与吻合口内膜增生239
9.6血管成形术、支架和腔内支架植入247
9.7支架植入的生物力学252
习题255
参考文献255
第10章流体动力学测量技术257
10.1引言257
10.2血压的测量257
10.3血流的测量259
10.4阻抗测量262
10.5流场可视化265
10.6超声多普勒测速269
10.7激光多普勒测速仪281
10.7.1技术特征281
10.7.2探头规格282
10.7.3光检测器（光电探测器）284
10.7.4信号处理285
10.7.5LDV生理脉动流场测量的平均相位窗285
10.8核磁共振成像与速度映射技术286
10.8.1切片激发287
10.8.2空间编码288
10.8.3成像过程和脉冲程序289
10.8.4相位对比核磁共振290
10.8.5相位对比磁共振成像的临床应用292
习题297
参考文献297
第11章血液循环系统计算流体力学298
11.1引言298
11.2计算流体力学分析技术299
11.2.1控制方程299
11.2.2网格生成300
11.2.3离散化技术302
11.2.4时间积分303
11.2.5泊肃叶流仿真、结果验证及网格无关性304
11.3生物力学建模307
11.3.1典型区域的几何构型307
11.3.2血液流变特性模拟308
11.3.3边界条件309
11.3.4稳态与非稳态流动分析311
11.3.5二维和三维模拟313
11.3.6流固耦合分析314
11.4人体血液循环系统的流体动力学仿真314
11.4.1人体主动脉315
11.4.2颈动脉分支316
11.4.3主动脉分支317
11.4.4冠状动脉分支318
11.4.5动脉瘤（腹主动脉瘤和脑动脉瘤）319
11.4.6动脉狭窄320
11.4.7介入治疗与外科手术321
11.4.8瓣膜动力学仿真322
11.5未来方向：多尺度模拟325
11.6总结325
11.7计算机仿真程序325
参考文献326