科学技術と共に歩む

1.　バイオメカニクス
1.1　は　じ　め　に…1
1.2　バイオメカニクスの領域…2
1.3　計算バイオメカニクス…4
　　参　考　文　献…8

2.　心臓血管系の流れと構造
2.1　生命現象と力学…10
2.2　心臓血管系と力学現象…11
2.2.1　生命体のスケール…11
2.2.2　心臓血管系の力学の基本…12
2.2.3　物質輸送の場としての血管系…14
2.2.4　流路としての血管系の特徴…15
2.3　心臓血管系の計算力学の方法と問題点…15
2.3.1　生体の複雑性の本質…16
2.3.2　生体における力学問題の特徴…17
2.4　計算バイオメカニクス…17
2.4.1　計算流体力学による血流の解析…17
2.4.2　計算バイオメカニクスの必要性…19
2.4.3　生体流れの計算可視化…20
2.5　実　解　析　例…21
2.5.1　急性冠状動脈症候群…21
2.5.2　培養内皮細胞の形態と機能…27
2.6　今後の展開と課題…32
2.6.1　実形状のモデリング－－個別患者モデル…32
2.6.2　臨床応用システムの可能性…34
　　参　考　文　献…35

3.　肺呼吸のシステムアナリシス
3.1　肺呼吸器系の構造と呼吸機序…37
3.1.1　肺呼吸器系の構造…37
3.1.2　肺呼吸の機序…41
3.2　肺呼吸の計算力学アプローチ…42
3.2.1　複雑システムとしての肺呼吸…42
3.2.2　シミュレーションによるアプローチ…44
3.3　呼吸現象のモデリング…45
3.3.1　肺実質系…45
3.3.2　気道系…48
3.3.3　肺循環系…50
3.4　肺呼吸のシステムモデル…54
3.4.1　呼吸運動…54
3.4.2　肺循環…55
3.4.3　ガス交換…55
3.5　計算手法…56
3.6　肺呼吸シミュレーション…58
3.6.1　正常呼吸のシミュレーション…58
3.6.2　人工呼吸のシミュレーション…61
3.7　個体別アナリシスへの展開と課題…64
　　参　考　文　献…65

4.　聴覚のダイナミックス
4.1　聴覚の構造と働き…67
4.2　中耳…70
4.2.1　中耳の構造…70
4.2.2　中耳の働き…72
4.2.3　モデル…73
4.3　蝸牛…77
4.3.1　蝸牛の構造…77
4.3.2　蝸牛の働き…79
4.3.3　モデル…81
4.4　感　覚　細　胞…86
4.4.1　感覚細胞の構造…86
4.4.2　外有毛細胞の可動性…87
4.4.3　モデル…88
4.5　増　幅　機　構…92
4.5.1　基底板振動…92
4.5.2　耳音響放射…93
4.5.3　モデル…96
　　参　考　文　献…98

5.　骨格のモデリングと臨床応用解析
5.1　骨格の機能と構造解析…100
5.1.1　骨格の機能と構造…100
5.1.2　骨格の構造解析…102
5.2　脊柱形態の三次元モデリング…103
5.2.1　問題設定とねらい…103
5.2.2　モデリング手法…105
5.2.3　形態評価（脊柱形態曲線の測定例）…110
5.3　脊柱側彎症の進行シミュレーション…112
5.3.1　問題設定とねらい…112
5.3.2　全脊柱三次元モデリング…113
5.3.3　解析方法…114
5.3.4　解析結果…116
5.4　大腿骨の解析…118
5.4.1　問題設定とねらい…118
5.4.2　股関節周辺部の三次元形状モデリング…119
5.4.3　単純Ｘ線写真による弾性率分布の推定…121
5.4.4　解析条件…124
5.4.5　解析結果…125
5.5　今後の課題と展望…127
　　参　考　文　献…128

6.　骨の構造と再構築のコンピュータアナリシス
6.1　骨の組織と再構築…131
6.1.1　骨の組織構造…131
6.1.2　再構築の連鎖…132
6.2　海綿骨の力学モデル…133
6.2.1　セルモデル…134
6.2.2　直交格子セルの構成式…135
6.2.3　コッセラ連続体理論…138
6.2.4　直交格子セルモデルの特性…139
6.3　力学的再構築現象のモデル…143
6.3.1　骨の変形法則と機能的適応…143
6.3.2　表面再構築と内部再構築…144
6.3.3　再構築速度則のモデル…146
6.4　海綿骨構造のシミュレーション…148
6.4.1　構造パラメータ解析…148
6.4.2　椎体の再構築シミュレーション…150
6.5　課題と展開…155
　　参　考　文　献…156

7.　筋の分子動力学
7.1　筋の構造と階層性…159
7.2　分子動力学とバイオメカニクス…161
7.2.1　マクロ分子動力学モデル…161
7.2.2　原子・分子力学モデル…165
7.3　アクトミオシン系のすべり運動解析…171
7.3.1　ミオシンのすべり運動解析…171
7.3.2　等張性収縮運動解析…173
7.3.3　等尺性収縮運動解析…174
7.3.4　クイックリリース解析…176
7.4　筋タンパク質分子の形態・運動機能評価…177
7.4.1　アクチン分子およびミオシン分子の配座エネルギー極小構造…177
7.4.2　基準振動解析による揺らぎ特性解析…183
7.4.3　分子動力学シミュレーションによる動的運動機能の評価…184
7.5　今後の課題と展望…186
　　参　考　文　献…187

8.　身体運動のシミュレーション
8.1　運動器系の特徴…190
8.1.1　身体運動のシミュレーションの概要…190
8.1.2　骨格構造…192
8.1.3　関節自由度…194
8.1.4　関節可動域…196
8.1.5　骨寸法…198
8.1.6　筋…199
8.1.7　筋配置…200
8.2　剛体リンクモデル…202
8.2.1　モデル構造の決定…202
8.2.2　モデルパラメータの決定…203
8.2.3　関節モーメントの計算…205
8.3　筋骨格モデル…206
8.3.1　筋骨格モデルの作成…206
8.3.2　モデルパラメータの決定…208
8.3.3　筋張力の計算…210
8.3.4　筋骨格モデルの応用例…211
8.4　運動発生のためのシミュレーション…216
8.4.1　多重振子モデル…216
8.4.2　受動歩行モデル…218
8.4.3　最小負荷モデル…220
8.4.4　神経筋骨格モデル…220
8.4.5　神経筋骨格モデルの発展…223
8.5　今後の課題と展望…225
　参　考　文　献…226

　　索引…229