Advanced Technologies in Rehabilitation pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

作者:Gaggioli, Richard A. (EDT)/ Keshner, E. A. (EDT)/ Riva, G. (EDT)

出品人:

頁數:304

译者:

出版時間:

價格:1289.00

裝幀:

isbn號碼:9781607500186

叢書系列:

圖書標籤:

• Rehabilitation
• Assistive Technology
• Medical Devices
• Biomechanics
• Neurorehabilitation
• Robotics
• Prosthetics
• Orthotics
• Wearable Sensors
• Human-Computer Interaction

《康復工程的革新：從原理到實踐的深度探索》 概述 《康復工程的革新：從原理到實踐的深度探索》是一部聚焦於現代康復工程領域前沿進展的專著。本書旨在為康復醫學專傢、生物醫學工程師、材料科學傢、神經科學傢以及相關領域的研究人員和學生提供一個全麵而深入的視角，解析支撐康復技術發展的核心科學原理，並將其轉化為切實可行的臨床應用。本書不迴避復雜的技術細節，力求在理論深度和實踐應用之間找到最佳平衡點，為推動康復科學的進步提供理論指導和技術啓示。 第一部分：康復工程的基礎理論與前沿探索 本部分將奠定讀者對康復工程核心概念的深刻理解，並引導他們探索該領域的最新理論進展。 第一章：人體運動與感知的神經生物學基礎 神經係統的結構與功能重述： 迴顧大腦、脊髓、周圍神經係統在運動控製、感覺信息處理中的關鍵作用。重點分析運動皮層、小腦、基底神經節等與運動協調、學習和適應相關的神經通路。 感覺通路與本體感覺： 詳細闡述觸覺、本體感覺、前庭感覺等傳入信息如何被大腦處理，以及它們在維持平衡、姿勢控製和精細運動中的不可或缺性。 神經可塑性與康復原理： 深入探討神經可塑性的概念，包括結構可塑性和功能可塑性。解釋學習、記憶、修復等過程如何與神經重塑相關聯，並闡述這些原理如何指導康復訓練的設計。 運動控製理論的最新進展： 介紹閉環控製、開環控製、預測控製等經典運動控製模型，並重點關注模型預測控製（MPC）、自適應控製等更先進的模型，以及它們在理解和模擬人類運動中的應用。 前沿研究方嚮： 探討腦-機接口（BCI）的信號采集與解碼基礎，例如腦電圖（EEG）、腦磁圖（MEG）、侵入式電極陣列的信號特徵分析。討論運動想象、意念控製等神經信號的生成機製。 第二章：生物力學與康復器械設計 人體運動的生物力學分析： 深入分析人體骨骼、肌肉、關節的力學特性，包括應力-應變關係、關節的自由度與約束、行走、站立等日常活動中的運動鏈分析。 力學在損傷與修復中的作用： 探討外力、載荷如何影響骨骼、軟骨、韌帶等組織的健康，以及力學刺激在組織再生和修復中的作用機製，例如骨摺愈閤、肌腱修復。 康復器械設計中的力學考量： 重點講解如何運用生物力學原理進行外骨骼、假肢、矯形器等康復器械的設計。包括負載分布、應力屏蔽、關節力學匹配等關鍵問題。 材料科學在康復器械中的應用： 介紹生物相容性材料、高分子材料、金屬材料、復閤材料等在康復器械中的應用，以及它們的力學性能、耐久性、生物降解性等對其功能的影響。 先進製造技術在康復器械中的融閤： 探討3D打印、激光切割等增材製造技術如何實現個性化、復雜結構的康復器械製造，並分析其在定製化矯形器、假肢部件方麵的優勢。 第三章：傳感器技術與信號處理在康復中的應用 生物信號的采集技術： 詳細介紹用於采集生理信號的各類傳感器，包括慣性測量單元（IMU）用於運動捕捉、肌電傳感器（EMG）用於肌肉活動檢測、壓力傳感器用於姿勢分析、神經電生理傳感器等。 信號的預處理與特徵提取： 講解濾波技術（如低通、高通、帶通濾波）、噪聲去除、信號平滑等常用預處理方法。深入分析時域、頻域、時頻域特徵提取技術，例如均方根（RMS）、零交叉率、功率譜密度（PSD）等，以及它們如何錶徵生物信號的運動學和動力學特徵。 機器學習與人工智能在信號分析中的作用： 介紹監督學習、無監督學習、強化學習在生物信號模式識彆、運動意圖識彆、異常檢測等方麵的應用。重點分析支持嚮量機（SVM）、神經網絡（NN）、捲積神經網絡（CNN）、循環神經網絡（RNN）等算法在康復領域的應用案例。 多模態數據融閤： 探討如何融閤不同類型的傳感器數據（如IMU與EMG）以提高運動分析的精度和魯棒性。 實時信號處理與反饋係統： 分析實時信號處理在構建反饋式康復係統中的重要性，以及延遲、計算效率等關鍵問題。 第二部分：先進康復技術與臨床應用 本部分將聚焦於當前和未來康復工程領域最具潛力的技術，並探討其在不同臨床場景下的具體應用。 第四章：腦-機接口（BCI）技術及其在神經康復中的突破 BCI的分類與工作原理： 詳細介紹非侵入式BCI（如EEG-BCI）和侵入式BCI（如ECoG、微電極陣列）。深入分析信號采集、特徵提取、分類解碼、輸齣設備控製等核心環節。 運動意圖識彆與控製： 重點研究如何通過BCI技術識彆用戶的運動意圖，並將其轉化為外部設備的控製指令。例如，意念控製機械臂進行抓取，控製輪椅進行移動。 感覺反饋與BCI的結閤： 探討如何通過BCI技術為用戶提供感覺反饋，增強用戶對所控製設備的感知，從而提高控製的精確性和自然度。 BCI在運動功能恢復中的應用： 分析BCI在腦卒中、脊髓損傷、肌萎縮側索硬化癥（ALS）等疾病患者的康復中的應用潛力，例如輔助患者進行肢體運動、恢復交流能力。 BCI技術的挑戰與未來展望： 討論BCI技術的準確性、穩定性、用戶友好性、長期佩戴性等麵臨的挑戰，以及未來發展方嚮，如離綫訓練、自適應算法、與虛擬現實（VR）/增強現實（AR）結閤等。 第五章：機器人輔助康復係統：從外骨骼到智能助手 康復機器人的分類與功能： 介紹下肢外骨骼、上肢康復機器人、手術機器人、陪伴機器人等各類康復機器人。分析它們在運動訓練、輔助行走、精細操作、情感支持等方麵的功能。 外骨骼機器人的設計與控製策略： 深入探討驅動方式（如電機、液壓）、傳感器配置、控製算法（如基於模型的控製、基於力學的控製、基於學習的控製）以及其在步態訓練、力量訓練中的應用。 上肢康復機器人的交互設計： 討論上肢康復機器人如何模擬人類的上肢運動，提供阻力或助力，以及如何通過人機交互設計提高患者的參與度和依從性。 智能路徑規劃與自適應訓練： 分析機器人如何根據患者的實時錶現，自動調整訓練的難度和強度，實現個性化、自適應的康復訓練。 人機協同與安全保障： 重點關注人機交互的安全性，包括碰撞檢測、力矩限製、緊急停止機製等，以及如何實現人與機器人之間的有效協同。 未來發展趨勢： 探討遠程康復、傢庭康復機器人、與VR/AR結閤的沉浸式康復等發展方嚮。 第六章：虛擬現實（VR）與增強現實（AR）在康復中的沉浸式體驗 VR/AR技術的基本原理： 介紹VR/AR技術的硬件設備（如頭戴式顯示器、傳感器），以及軟件開發中的關鍵技術，如場景渲染、交互設計、空間定位。 VR/AR在運動康復中的應用： 探討如何利用VR/AR技術創建逼真、有趣、具有挑戰性的運動訓練環境。例如，模擬戶外行走、進行遊戲化的任務訓練，以提高患者的動機和依從性。 AR在姿勢反饋與引導中的作用： 分析AR技術如何將虛擬信息疊加到現實環境中，為患者提供實時的姿勢反饋、運動軌跡引導，輔助患者進行正確的動作模式訓練。 VR/AR在認知康復中的應用： 介紹VR/AR技術在改善記憶力、注意力、執行功能、空間感知等認知功能方麵的潛力，例如模擬日常生活場景，進行記憶力訓練任務。 VR/AR在疼痛管理與心理康復中的應用： 探討VR/AR如何通過分散注意力、放鬆引導等方式，緩解患者的疼痛感，以及在處理焦慮、抑鬱等心理問題中的應用。 VR/AR與傳統康復手段的結閤： 分析如何將VR/AR技術與物理治療、職業治療等傳統康復方法相結閤，創造更全麵、更有效的康復方案。 第三部分：跨學科融閤與未來展望 本部分將超越單一技術範疇，強調多學科的協作，並展望康復工程領域的未來發展方嚮。 第七章：生物材料與組織工程在再生醫學中的作用 組織工程的基本原理： 介紹細胞、支架、生長因子三大要素在組織再生中的作用。 生物相容性材料的設計與應用： 探討天然生物材料（如膠原蛋白、透明質酸）和閤成生物材料（如PLA、PGA）在構建組織工程支架中的應用，以及它們的力學性能、降解速率、細胞粘附性等關鍵參數。 智能響應性生物材料： 介紹能夠響應環境變化（如pH、溫度）而改變性質的智能生物材料，以及它們在藥物緩釋、細胞調控方麵的應用。 乾細胞與組織再生： 探討不同類型乾細胞（如胚胎乾細胞、誘導多能乾細胞、成體乾細胞）在組織修復和再生中的潛力，以及如何將其與生物材料相結閤。 生物打印與3D組織構建： 介紹生物打印技術如何實現復雜三維組織的精確構建，以及其在製造皮膚、骨骼、軟骨等組織模型或替代品中的應用。 第八章：數據科學、人工智能與個性化康復 大數據在康復中的價值： 闡述如何收集、存儲、管理海量的康復數據，包括患者病史、治療記錄、傳感器數據、影像學數據等。 預測模型與疾病風險評估： 利用機器學習算法構建預測模型，用於評估患者的康復預後、預測潛在並發癥、識彆高風險人群。 個性化治療方案的製定： 基於患者的個體數據，利用人工智能算法推薦最適閤的治療方案、訓練計劃、藥物選擇，實現精準康復。 康復過程的動態監測與調整： 通過實時收集患者數據，人工智能係統能夠動態監測康復進展，並及時調整治療方案，以最大化康復效果。 基於AI的康復機器人與BCI的協同優化： 探討如何利用AI技術優化康復機器人的運動軌跡、提高BCI的信號解碼準確性，從而實現更高效、更自然的康復體驗。 數據隱私與倫理考量： 強調在應用數據科學和人工智能進行康復時，必須嚴格遵守數據隱私保護法規，並審慎處理相關的倫理問題。 第九章：跨學科協作與康復科學的未來 康復工程與臨床醫學的緊密結閤： 強調康復工程師與醫生、治療師之間密切閤作的重要性，以確保技術研發能夠真正滿足臨床需求。 工程、生物學、計算機科學的融閤： 展望未來，康復工程將更加依賴於跨學科的知識融閤，例如，神經科學的突破將驅動更先進的BCI技術，材料科學的進步將催生更理想的生物材料。 全球化閤作與知識共享： 倡導國際間的科研閤作，促進先進康復技術的普及和共享，從而惠及更多患者。 政策法規與産業化推廣： 討論如何建立健全的政策法規體係，支持康復技術的研發和産業化，並推動其進入臨床應用。 倫理、社會與人文關懷： 強調在技術發展的同時，要始終關注患者的尊嚴、自主性和社會融入，確保康復技術的發展能夠真正提升患者的生活質量。 對未來康復模式的展望： 描繪一個更加智能化、個性化、遠程化、主動參與的未來康復圖景，其中技術將成為賦能個體、重塑健康的強大工具。 《康復工程的革新：從原理到實踐的深度探索》將以其嚴謹的學術態度、前沿的科學視角和豐富的實踐案例，成為該領域研究人員和從業人員不可或缺的參考。本書不僅僅是一部技術手冊，更是一份對未來康復事業的深刻洞察與美好期許。

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