Biofluid Mechanics in Cardiovascular Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill

作者:Waite, Lee

出品人:

页数:201

译者:

出版时间:2005-11

价格:$ 192.10

装帧:HRD

isbn号码:9780071447881

丛书系列:

图书标签:

• Biofluid Mechanics
• Cardiovascular Systems
• Hemodynamics
• Blood Flow
• Biomechanics
• Physiological Flows
• Microcirculation
• Computational Modeling
• Medical Engineering
• Bioengineering

脉动之河：心血管系统的流体力学与生理学基础 作者：[此处可填入一位或多位具有深厚生物力学或生物工程背景的学者的名字，例如：Dr. Anya Sharma, Prof. Kenji Tanaka] 出版社：[此处可填入一家知名的学术出版社名称，例如：Cambridge University Press 或 Springer Nature] ISBN: [此处可填入一个假定的ISBN号] --- 图书简介 《脉动之河：心血管系统的流体力学与生理学基础》是一部全面深入探讨人体循环系统内部流体动力学行为及其与心血管生理、病理过程相互作用的开创性专著。本书旨在为生物医学工程、生理学、生物物理学、机械工程以及临床医学领域的学者、研究人员和高阶学生提供一个坚实的理论框架和前沿的研究视角。 心血管系统是生命活动维持的基石，其功能高度依赖于血液这一复杂的非牛顿流体在管网结构中的高效输运。本书摒弃了对单纯生物学描述的侧重，转而聚焦于“力”在生命体内的作用——即血液流动产生的剪切力、压力梯度、张力如何塑造血管结构、调控细胞行为，并最终决定器官灌注的效率与健康。 全书内容结构严谨，从最基本的流体力学原理出发，逐步深入到高度复杂的生物应用场景，力求实现理论的精确性与生物学相关性的完美结合。 第一部分：基础理论的搭建 本书的第一部分着重于为理解心血管系统中的流动建立必需的物理和数学工具。 第一章：生物流体基础与血液流变学 本章详细阐述了血液作为一种复杂胶体和悬浮液的独特流变特性。不同于理想的牛顿流体，血液表现出显著的剪切速率依赖性粘度（非牛顿行为）。我们将深入分析红细胞聚集、去形变能力（deformability）以及在不同管径和剪切速率下血液粘度的变化规律，包括福克斯（Fåhræus-Lindqvist）效应。此外，还将介绍描述血液流变学所需的本构方程，如Casson模型及其在微循环中的适用性讨论。 第二章：不可压缩粘性流体的控制方程 本章回顾了 Navier-Stokes 方程在描述生物系统中流体运动中的应用。重点讨论了在心血管尺度下，如何对这些偏微分方程进行简化和修正，以适应脉动流、低雷诺数（Low Reynolds Number）环境，以及血管壁的弹性影响。我们将详细分析伯努利原理在血液动力学中的局限性与修正应用。 第三章：脉动流与周期性边界条件 心血管系统中的流动是高度依赖时间的脉动流。本章专门探讨傅里叶分析（Fourier Analysis）在分解复杂心动周期压力和流速波形中的作用。我们将推导和讨论描述脉动流的运动方程，包括周期性边界条件和瞬时流阻的概念，为理解动脉血压的产生和传播奠定基础。 第二部分：宏观循环系统的动力学 第二部分将应用第一部分的理论工具，分析从主动脉到小动脉的主干血管中的流动特性。 第四章：动脉系统的动力学建模 本章深入研究动脉树的血流动力学。重点介绍传输线理论（Transmission Line Theory）在描述压力波和流速波在血管树中传播的机制。我们将详细讨论特征阻抗（Characteristic Impedance）、远端阻抗（Reflected Impedance）的概念，以及如何利用这些参数来量化外周阻力对心输出量的影响。重点分析诸如脉搏波速（Pulse Wave Velocity, PWV）的测量与生理意义。 第五章：血管壁的生物力学响应 血液流动不仅仅是被动地流过血管，它通过剪切应力反过来影响血管壁的结构和功能。本章探讨血流动力学与血管壁材料科学的耦合。内容涵盖血管弹性模量（Stiffness）、顺应性（Compliance）的测量方法，以及张应力（Hoop Stress）和拉伸应力（Axial Stress）如何通过整合素和信号通路调节内皮细胞的渗透性、增殖和基质重塑。 第六章：心室排血动力学 本章侧重于血液离开心脏的动态过程。我们将建立心室收缩与舒张期间的流动模型，探讨瓣膜动力学对流动剖面产生的影响。通过瞬态流场模拟，分析射血分数（Ejection Fraction）与动脉系统阻抗之间的相互作用，以及如何通过流体力学参数来评估心脏泵血效率。 第三部分：微循环与组织灌注 第三部分聚焦于流体力学在生命支持的最前沿——微循环中的关键作用。 第七章：毛细血管的灌注与交换 微循环是组织氧气和营养物质交换的场所。本章探讨当血管直径收缩至十微米量级时，血液流变学的变化如何进一步加剧。我们将分析毛细血管床内串扰（Crosstalk）现象，以及跨膜水力梯度（Starling Forces）如何与局部血流速率共同决定组织液的产生和吸收。本章将运用扩散-对流模型来描述氧气在血液与组织间的传递。 第八章：血管生成与内皮细胞的力学敏感性 微血管网络的重塑是血管生成（Angiogenesis）的核心。本章深入分析内皮细胞如何感应和响应血液流场中的力学信号，特别是切向剪切力。我们将详细介绍细胞骨架的重组、细胞间连接的动态变化，以及特定分子靶点（如VEGFRs）激活如何受到血流剪切梯度的调控，驱动血管形成或退化。 第九章：血栓形成与流场中的颗粒动力学 在病理条件下，血液动力学失衡是血栓形成的关键诱因。本章探讨血小板和凝血因子在非均匀剪切流场中的聚集行为。我们将研究血液动力学如何影响血小板的活化阈值，以及形成血栓（Thrombus）的机制与生长动力学，分析高剪切速率下血栓的脱落风险。 第四部分：病理生理学中的流体力学建模 最后一部分，本书将流体力学工具应用于理解和诊断主要的血管疾病。 第十章：动脉粥样硬化的流体力学驱动因素 动脉粥样硬化斑块的形成具有显著的部位特异性，集中在分叉处和弯道处。本章详细阐述了低或波动剪切应力（Oscillatory Shear Stress）与高壁剪应力（High Wall Shear Stress）如何共同促进内皮功能障碍和脂质沉积。我们将通过计算流体动力学（CFD）案例研究，精确描绘病变高风险区域的流场特征。 第十一章：血管瘤与动脉瘤的风险评估 动脉瘤的形成与壁面应力的异常积累密切相关。本章分析了血流脉动对动脉壁局部应力集中（Stress Concentration）的影响。重点讨论如何使用流体力学参数，如壁面剪切力不均匀性（WSS Heterogeneity）和壁面法向力，来建立预测动脉瘤破裂风险的生物力学模型。 第十二章：血流动力学在人工循环支持中的应用 本章转向临床工程应用。探讨人工心脏泵（VADs）和体外膜肺氧合（ECMO）设备的设计所面临的流体力学挑战。重点分析叶片泵和离心泵在血液处理中引起的损伤：剪切诱导的血细胞破坏（Hemolysis）和蛋白质变性，并提出通过优化叶轮几何形状和流场均匀化来最小化这些不良效应的工程策略。 --- 目标读者 本书是为研究生（硕士、博士）和博士后研究人员量身定制的进阶教材，同时也为致力于心血管设备开发、生物医学建模和临床诊断的工程师与医生提供必要的理论深度和前沿洞察。对基础流体力学和微分方程有基本了解的读者将能最大程度地受益于本书的深入探讨。

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