《生理功能的工程分析》

绪论1

第一章生物热力学5

1-1 前言5

1-2 热力学第一定律7

1-3 基础代谢8

1-4 热力学第二定律——熵14

一、热力学可逆性14

二、熵15

三、熵的统计意义17

四、混合熵21

一、等温和等容系统—— Helmholtz自由能23

1-5 自由能最小原理23

二、等压和等温系统——Gibbs自由能25

三、焓27

1-6 稀溶液的Gibbs自由能31

1-7 肌红蛋白和血红蛋白的氧饱和度曲线33

一、肌红蛋白和血红蛋白的功能33

二、肌红蛋白的氧饱和度曲线36

三、血红蛋白的氧饱和度曲线39

1-8 开放系统中的热力学过程40

参考书及文献43

第二章质量输运过程44

2-1 质量输运的一般概念45

一、流量强度和流量密度45

二、连续性方程45

2-2 分子的随机运动47

2-3 扩散50

一、Fick扩散定律50

二、均方位移和扩散系数的关系53

三、扩散的暂态过程56

四、在浓度梯度和外力作用下溶质粒子的流动61

2-4 存在浓度差或压强差时通过多孔薄膜的流动和扩散64

一、在压强梯度的影响下通过多孔薄膜的体积流量密度和水渗透率65

二、由浓度梯度引起的通过多孔薄膜的溶质流量密度和薄膜渗透率66

三、溶质流量密度和体积流量密度与薄膜两侧的浓度差和压强差之间的关系简介及反射系数67

四、薄膜两侧浓度差的均衡时间70

2-5 在压强差和浓度梯度同时存在的情况下溶质和溶剂通过薄膜的流动——渗透72

一、渗透现象73

二、渗透压的物理来由74

三、渗透压的计算78

四、在液体静压强差和渗透压强差同时作用下溶质和溶剂通过薄膜的耦合流动——薄膜的三个参量80

五、水和溶质通过生物膜的输运84

（一）红细胞的渗透率和滤清系数84

（二）毛细血管壁的渗透率和滤清系数86

一、在浓度梯度和电场力作用下离子的流动90

2-6 带电粒子的扩散90

二、扩散电位91

三、Donnan平衡94

2-7 溶质的载体输运99

2-8 主动输运101

参考书及文献103

第三章神经的兴奋传导104

3-1 细胞的静息电位104

3-2 中心导体模型和电缆方程110

3-3 动作电位的产生和传导——Hodgkin-Huxley（H-H）模型127

3-4 有髓神经纤维中的兴奋与传导147

参考书及文献154

第四章生物组织功能及力学特性155

4-1 生物组织的基本成分及力学特性155

一、一般材料的应力-应变特性156

二、生物组织的力学特性162

三、生物组织的热力学分析166

4-2 软组织的力学特性169

一、软组织材料的特性169

二、血管的力学性质175

4-3 肌肉的力学特性181

一、骨骼肌的结构和收缩原理181

二、心肌的力学分析187

三、平滑肌的力学特性189

4-4 骨与软骨的力学特性192

一、骨的力学性质与功能适应性192

二、关节软骨的力学性质199

参考书及文献202

第五章血液循环动力学203

5-1 循环系统的解剖与生理特点203

5-2 液体流动的基本规律206

一、液体的稳定流动——连续性方程206

二、Bernoulli方程207

三、牛顿液体的流动209

四、Poiseuille公式211

五、湍流、Reynolas数213

5-3 血液的粘度214

5-4 血液在大动脉中的流动218

5-5 微循环222

一、近壁血浆层的出现223

二、Fanraeus效应223

三、Fanraeus-Lindquist效应224

四、Fanraeus-Lindquist效应的逆转224

5-6 血管的弹性225

5-7 Frank弹性气室模型232

5-8 脉搏波的形成和传播235

5-9 心脏的功238

参考书及文献242

第六章心电243

6-1 心肌细胞的兴奋及兴奋的传导243

一、心肌细胞的静息膜电位243

二、Goldman单位244

三、心肌细胞的动作电位247

（一）普通心肌细胞248

（一）自律细胞249

四、兴奋在心肌细胞中的传导250

6-2 偶电层的电位分布251

6-3 心脏的电兴奋254

一、心肌电兴奋特点255

二、心电向量环257

6-4 心电图260

一、常规心电图导联261

（一）肢体导联261

（二）胸前导联263

二、心电图波形264

三、导联向量和导联的校正266

6-5 心电场271

一、体表电位图271

二、心电的理论研究273

（一）心电场方程274

（二）心电场定义城模型276

（三）心电逆问题278

6-6 心脏电起搏282

一、脉冲电流对心肌的刺激283

（一）以实验为基础的刺激定律283

（二）刺激定律的理论指导286

（三）球形电极在心肌中的电场分布288

二、人工心脏电起搏292

参考书及文献293

第七章呼吸力学295

7-1 肺通气295

一、几个有关的生理学概念297

二、肺通气的动力源299

三、肺泡换气301

7-2 表面张力 表面活性物质 拉普拉斯公式305

7-3 肺的弹性特征309

7-4 肺通气的物理模式312

7-5 呼吸功316

7-6 呼吸气体的交换320

一、肺泡的结构特点320

二、呼吸膜上的气体交换321

三、影响气体交换的因素322

7-7 人工呼吸机323

参考书及文献327

第八章肾的质量输运329

8-1 肾的组成部分329

8-2 肾的总质量平衡331

8-3 肾小管中水和溶质输运的基本关系333

8-4 肾小球滤过336

8-5 近曲小管的重吸收343

8-6 逆流倍增系统的原理345

8-7 肾对酸碱平衡的调节349

8-8 人工肾的透析362

参考书及文献368

第九章中枢神经系统的信息处理370

9-1 突触分类及其传递特性371

一、电传递突触373

二、化学传递突触377

9-2 神经元与神经网络394

9-3 中枢神经系统的信息处理与控制402

参考书及文献408

第十章视听器官的信号接收与信息传递409

10-1 神经元的功能及其模型410

一、不计时间特性的模型410

二、计时间特性的模型413

10-2 视网膜的信息处理415

一、侧抑制和对比度的检测416

二、色觉的信息处理429

10-3 大脑视区的信息处理431

一、视区神经元的感受野431

二、特征提取机制模型436

10-4 听觉神经系统中的信息处理442

一、基底膜的液体力学445

二、听觉神经系统中的信息处理451

参考书及文献456

第十一章肌肉的收缩力学与肌肉运动的控制457

11-1 肌肉收缩的力学459

一、收缩单元的集总参数模型460

二、横桥力学模型462

11-2 肌梭的作用及骨骼肌伺服控制系统466

11-3 前庭器官对姿势和运动的作用475

一、前庭器官的结构475

二、前庭器官的感受性毛细胞477

三、椭圆囊和球囊480

四、半规管的扭转摆动模型483

11-4 肢体运动及其控制485

11-5 眼球的运动控制491

一、视觉固定系统的空间结构492

二、眼球运动的一般形式494

参考书及文献499