生物力學的研究方法范文
時間：2023-11-16 17:51:53
導語：如何才能寫好一篇生物力學的研究方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
中學物理教學重視使學生了解、掌握一些自然科學研究方法,不僅對學生畢業后的學習和創造性的工作有益,而且對學好中學知識也有好處。因為學生的學習方法,實際就是在教師指導下探索、研究客觀事物的方法。方法對,就學得好而快;方法不對,就要走彎路。
在中學物理教學中涉及的自然科學的一般研究方法,主要有觀察、實驗、抽象、理想化、比較、類比、假說、模型、數學方法等。我在此僅就其中一些從教學、教材角度談些想法。
一、觀察
“觀察”通常是指人們考察處于自然狀態下的事物,即在人們不對客觀事物施加影響的情況下,對事物進行研究。在物理學的發展中,觀察方法是很重要的,如牛頓力學是從觀察天體運動中總結出來的,觀察宇宙射線仍是研究高能粒子的重要方法。
學生的觀察興趣,最初是出于好奇,特別是年齡小的孩子,遇到新鮮東西、新奇現象舍不得走,要看個究竟,這種出于好奇的觀察興趣是不穩定的,只滿足于表面了解。物理課應該把出于好奇的觀察提高到有目的的觀察。所謂有目的的觀察,不只是有明確具體的觀察對象和要求,更重要的是引導學生懂得觀察是人類研究客觀世界規律的和種基本方法,而且在觀察中注意分析、比較,尋找各有關因素之間的聯系。
教師應該注意使學生養成良好的觀察素養。首先,觀察要有客觀性,對于觀察中感知的各種資料,實事求是地對待。其次,觀察要抓住主要的東西,抓住跟觀察目的有關的方面,要有步驟、有次序,盡可能細致。科學的觀察都要有詳細的記錄。物理教學中作為作業布置給學生的觀察,最好也要求記錄,培養記錄的習慣和能力。記錄要求真實、簡明、具體,字數不要多,幾十個字、一百多字或者列個表格填上數據就夠了。
總之,教師應該培養學生成為樂于觀察、善于觀察的有心人,防止形成漫不經心、視而不見的草率作風。
二、實驗
“實驗”是人們根據研究的目的,利用儀器、設備,人為地控制或模擬自然現象,排除干擾,突出主要因素,在有利的條件下研究自然規律。
中學物理中的實驗,根據不同的分類標準可分為演示實驗和學生實驗,定性實驗和定量實驗,探索性實驗和驗證性實驗。中學的探索性實驗,涉及的參數都不多,實驗時一般是依次改變其中之一來考查它的影響,最后概括出反映各參數關系的規律。演示時學生了解這樣的考查步驟,在觀察中他們的思維便會處于更積極的狀態,同時也懂得這種用實驗來研究問題的方法。
物理學史上不少著名的實驗,如盧瑟福粒子散射實驗、查德威克發現中子的實驗等,限于設備,目前一般中學不能演示,但在課本里還是寫上了。課本這樣做,除了考慮到它們是重要規律、理論基礎,并且有助于發展思維,還考慮到可以使學生從這些具體實例中領會物理實驗的一般方法。例如,每個實驗都包括提出實驗任務,確定實驗方法并研究如何實現,對得到的實驗資料進行邏輯加工得出結論等階段;實驗的每個階段都跟理論緊密交織著,都要用已有的理論來指導;科學儀器能幫助人們克服感覺器官的局限,使感性認識更加客觀、精細、準確,因而科學儀器的設計、使用對實驗的成功起重要(有時甚至是決定性的)作用。
為了確定一條物理規律,教師通常只提出一個實驗,因而可能使學生誤認為一個實驗就可以發現一條規律。教師應該向學生指出:任何一位實驗科學家,在得出他最后的科學結論之前,都是采用過多種方法,做過幾十次、幾百次的實驗,處理過浩繁的觀測資料,經受過多次的失敗和挫折;任何一項實驗發現在得到公認之前,至少要為另一位研究者所重復證實;而事實常常是一個題目同時有許多人在獨立研究,相繼得到同樣結論,或是一項實驗發現一經發表,立即有許多人重復這個實驗加以檢驗。在科學研究中,實驗的每一步都離不開理論的指導(雖然從總體來看,實驗是理論的基礎),在中學的學生實驗中也應該注意引導學生手腦并用,把實驗跟理論緊密結合起來。這不僅只要求學生明確實驗目的和結果跟所學理論的關系,懂得實驗設計所論據的物理原理,而且實驗過程中的每一項操作都應該聯系已有知識考慮應該怎樣作,而不是不動腦子機械地照書上寫的去做,或者盲目地去試。對于高年級學生教師還可以引導他們運用已有的知識分析考慮誤差的來源和減小辦法。為了防止學生只動后不動腦,課本從初中第一冊后半本起,在學生實驗中學再具體列出實驗步驟,而把實驗目的、原理、器材、步驟綜合起來敘述,要求學生預習,自己安排實驗步驟。
三、類比、假說、模型
“類比”是根據兩個事物在某些方面的相同,推論它們在其它方面也可能相同。“類比”與“比喻”不同。“比喻”是用某些有類似點的事物來比擬想要說的某一事物,它是一種重要的修辭方法,目的在于使人們對所要說的事物獲得生動鮮明而深刻的印象。“類比”是一種重要的邏輯推理方法,目的在于使人們認識新的事物。人們總是在已有知識的基礎上去認識新事物,即把新事物與熟悉的事物加以比較,當發現新事物的某些屬性跟熟悉的某事物的某些屬性楨或相似,就往往用類比的方法,推測它們的另外某些屬性也相同或相似。
惠更斯根據光也像聲波那樣能發生反射、折射,而推論光也是一種波動,提出了光的波動論。德布羅意根據光的波粒二象性而推論微觀粒子也具有波動性,提出了物質波的概念。這些都是物理學史上應用類比方法提出假說的實例。
在物理課中,把電場拿來跟重力場類比,把電流拿來跟水流類比,是常用的教學方法。
在物理學研究中,常常把假說、理論形成物理模型來加以探討。一個好的物理模型,不但便于直觀、形象地想象、假說,而且可以簡化從已知事實預見新事實的過程。
除了上面談到的這些研究方法外,數學方法也是中學物理課中應使學生得到訓練的重要方法。因涉及的問題比較多,需要專門討論。
參考文獻:
篇2
關鍵詞：物理教學；生活物理現象；教學方法
隨著教學改革的不斷深入，高中物理課堂教學逐漸走上改革的道路，教學方法逐漸發生了質的變化，更加注重聯系生活實際的有效教學。主要是因為物理現象來源于現實生活，與其有著某種緊密的聯系。教師要多角度實現現實生活與物理教學的有機融合，圍繞教材內容，根據學生各方面的特點，優化課堂教學方法，不斷強化學生的物理學習效果，使其積極、主動地參與到課堂教學中。以此促使新時期高中物理教學更好地踐行素質教育提出的客觀要求，提高課堂教學的有效性。其有效性主要表現在以下三個方面：
一、有利于激發學生學習物理的興趣
就高中物理教材而言，其中很多物理現象都來自現實生活。在生活中物理現象的作用下，能夠把物理教材中抽象、難懂的物理知識轉化為現實生活中易于理解的相關物理現象，引導學生觀察生活中的物理現象，激發他們學習新課題的興趣，激發他們的求知欲望、探索欲望，掌握科學的學習方法。為此，在課堂教學中，教師要圍繞章節內容，創設良好的教學情境，積極引導學生發現自己身邊的物理現象，根據學生對新知識點的掌握情況，合理安排一些課后作業。以“彈力”為例，在學習該章節知識后，教師可以讓學生課后去尋找生活中和“彈力”相關的物理現象，并在下節物理課堂上，分享給班上的其他同學，不斷增加物理課堂教學的趣味性、生動性。此外，在講解物理現象成因的時候，教師也可以借助生活中相關的物理現象，使其和物理課堂有機融合，并向學生演示物理現象的全過程，并借助多媒體向學生解釋該物體的現象，強化學生對章節知識的印象，準確把握物理現象與現實生活之間的聯系。需要注意的是：在上課之前，教師要讓學生準備好新課題學習需要的物理素材，并積極引導學生參與到該物理現象演示的全過程中。
二、有利于培養學生抓住生活現象并聯系物理科學知識
在生活中物理現象的作用下，學生能夠逐漸意識到物理學科和日常生活緊密相連，學會利用已學的物質知識去解釋生活中遇到的物理現象，把知識學“活”，并內化為自己的知識。為此，在高中物理教學中，教師要注重理論與實踐的緊密聯系，為學生創造生活化的教學情境，使其逐漸意識到學習物理學科的重要性。就“生活化教育”而言，即生活中有物理，物理課堂教學中也有生活的影子。在課堂教學中，教師要根據學生已掌握的理論知識，他們的興趣愛好、個性特征等，選取他們熟悉而感興趣的素材，以此為切入點，引出新課題。以“自由落體運動”為例，學生必須正確理解加速度、重力之間的關系。對于這方面，有著這樣的生活常識：如果鐵塊和羽毛從相同高度落下，鐵塊會比羽毛先著地。針對這一現象，教師可以引導學生進一步思考，利用已學知識分析鐵塊先著地的原因。還可以根據該問題，進一步創設相關的問題情境，比如，如果是鐵釘和小棉球從同一高度落下，還會是鐵釘先著地嗎？借助生活中的教育資源，合理設置問題情境，能夠迅速激發學生學習的興趣，迅速融入新課題的學習中，思考相關的問題。
三、有利于培養學生的實踐素養，進而固化為物理思維
在物理課堂教學中，生活中各種物理現象的應用是非常重要的，在驗證生活中物理現象的同時，也能幫助學生了解物理學科和現實生活之間的聯系，幫助他們逐漸養成良好的學習習慣，培養他們的實踐素養與物理思維。由于長期受應試教育的影響，我國高中生大都不具備較強的發現、探究物理現象的能力，不具備物理思維、發散思維。針對這方面，教師要巧妙地引出生活中的各種物理現象，積極引導學生探討，培養他們分析、解決問題的能力。以“彈力”為例，在該章節教學中，教師可以把生活中孩子玩耍的皮球作為素材，巧妙地引出新課題，向學生講解“彈力”的定義。在學生留下直觀印象后，教師要進一步引導學生展開討論，利用生活中常見的道具演示相關的實驗，進一步探討彈力有著怎樣的性質。在此過程中，教師還可以合理劃分學習小組，引導他們積極討論，通過親自操作，解決教師提出的相關問題，不斷開拓學生的創新思維，提高他們自主研究的能力，為他們的科學素養提供有力的保障。
總而言之，在高中物理課堂教學中，實現生活現象、課堂教學的有機融合至關重要，能夠在一定程度上優化傳統教學模式，把課堂還給學生，使其成為整個課堂教學的中心，積極、主動地參與到課堂教學中，注重理論與實踐的緊密聯系，以生活現象為切入點，積極引導學生觀察生活，并運用所學的知識點去解釋生活中的物理現象，打破思維定式，培養他們的發散思維、理性思維，不斷提高其實踐能力，為進入更高階段的學習做好鋪墊。
參考文獻：
篇3
摘要 根據籃球球運動專項力學特點，結合運動生物力學研究的現狀、發展趨勢、以及籃球運動教學發展的實際需求，對運動生物力學在籃球運動教學中應用和發展趨勢進行分析。希望運動生物力學與籃球運動的特點緊密結合，更好地為籃球教學提供幫助。
關鍵詞 運動生物力學 籃球運動 教學 應用分析
近年來，籃球運動受NBA和CBA的影響，很受學生的歡迎，大家都愿意參與這種集體帶有趣味的運動。可在教學中可以看到一些學生由于身體的先天條件，動作做起來比較難受，不合理。怎樣幫助每個孩子都能掌握這門技術。我想通過運動生物力學的原理去分析學生的特點，通過分析給他們制定不同的水準，不能集體都按統一的標準，這樣會使學生感到籃球運動的艱難，我們降低難度就是要使不同的學生體驗到成功的樂趣，因材施教使學生在快樂中學習。如何做到這些，我們就要借助于科技的力量和手段，更加全面地、深刻地認識籃球運動的規律。更好的在教學中利用為學生服務。
一、運動生物力學在籃球運動中的應用領域分析
從運動生物力學角度來看，籃球運動要求人體上下肢的協調配合，很好的應用人的手部動作去接球，做蹬地加速的動作，如何在這個過程中做到合理就必須了解學生的生理結構，肌肉力量的相互作用。什么角度的運動適合此階段性的學習。用多大力能滿足他們的可接受的力量范圍，針對不同的學生應該采用不同的方法手段加強學生的學習，切不可讓學生做過多大于自己身體不能做的力量訓練。幫助他們在自己合理的技術動作內做到自己最適合的動作。對于動作的要求不可統一要求，要區別對待，這樣一方面可以鼓勵學生很好的練習；另一方面要使學生不斷進取不至于傷害學生的自尊心。在場地器材方面要對學生認真講解。使他們真正認識到自己的力是如何傳導的，如何在正確的用力前提下做到做好的自己。
二、運動生物力學研究方法在籃球運動中的應用分析
（一）運動生物力學研究方法分類
按研究方法劃分，運動生物力學應用在籃球運動中的研究大體可分為兩類：一是力學理論研究方法，二是實驗研究方法。兩者相輔相成，相互統一，應當緊密結合，才能使運動生物力學更好地在運動實踐中應用[1]。這就要求在實踐當中很好的將二者緊密結合共同應用到學科領域當中。
（二）運動生物力學的力學理論研究方法在籃球運動項目中的應用分析
該研究方法因為是通過模擬手段對人體運動仿真，一般包括五個步驟：1.確定運動特征，建立目標函數；2.選擇模型確定剛體的自由度；3.建立動力學模型；4.實測已知數據并求解；5.根據求解結果解釋運動規律，這一步驟是將求得的數學規律化為體育運動語言對運動技術進行合理的指導[ 2]。根據此研究方法，可以對籃球中許多問題進行研究。如對于籃球運動中學生的傷病的研究，有助于對學生在籃球運動中的損傷認識和預防。可以利用力學理論研究的方法對關節力和力矩進行推算。這實際上是為人體的運動給予科學化得定量，通過科學實驗找出人體運動的范圍和幅度，為更好的人類發掘自身的潛能和動作的量化提供參考依據。
（三）運動生物力學的實驗研究方法在籃球運動中的應用分析
由于動力學研究方法與運動學測試在籃球運動項目中運用的較少，所用到的生物力學儀器不多。因此運動生物力學的實驗研究方法在籃球運動項目中有極大的發展空間。
1.常用的生物力學儀器將在籃球項目中的廣泛應用
許多已經在其他專項中運用較為廣泛的生物力學儀器在籃球運動項目中尚未廣泛使用。比如，肌電儀，腳墊受力分析鞋墊。腳墊受力分析可以反映地面對人體的反作用力。運動員投球的力最終是通過人體蹬地面，同時地面給人體的反作用力而實的。通過在運動員的鞋子里放上受力分析鞋墊，可以得出在移動過程中，腳底壓力的分布圖，可以為籃球運動員鞋子的設計提供參數。通過肌電儀可對完成某動作所參與的肌肉活動的強度和時間進行描述，確定主要的參與肌群。這樣學生就可以很清楚地知道完成某動作的肌肉用力順序是什么，哪些是主動肌，哪些是被動肌，可為力量訓練提供參考。
2.多機同步測試的研究
多機同步測試研究是運動生物力學研究的發展趨勢。對于籃球這項精密的運動，以往的研究多是從一維的視角來進行的，對籃球運動的生物力學的研究應朝著多維的研究視角發展。比如，將攝像系統和測力臺系統同步的測試方法，綜合運動學和動力學的數據對籃球運動進行更加深入、全面的研究與分析。
3.開發籃球專項化、反饋快速化的運動技術測試儀器
近年來隨著其他運動項目運動學、動力學、測試儀器的質量、功能、效率不斷提高，某些運動項目專用的測試儀器不斷出現。其它專項的研究可為籃球專項化的測試儀器提供借鑒。隨著科學技術的迅速發展，加速度傳感器的體積和質量都可以做到非常小，精度可以達到很高，此儀器可以實時監控籃球鞋的速度、加速度和角速度，并可據此推算籃球鞋不同部位的受力情況，以及腳蹬地的初速度。而對籃球鞋運動情況的所做的研究較少。如果這些設想可以實現的話，將豐富這方面的研究可以防止運動者教學腳部的受傷的情況。為更好的教學服務提供保障。防止學生在運動中受傷的概率。
（四）力學理論研究方法和實驗研究方法緊密結合
理論力學理論研究方法和實驗研究的方法緊密結合對籃球運動進行運動生物力學的研究，將有助于從不同層面和角度更好的認識籃球運動規律，進而可使運動生物力學更好地為籃球實踐服務，是運動生物力學在籃球運動中應用的發展趨勢。力學理論研究方法必須輔之實驗和經驗，才能使它在實際應用方面的作用得以發揮，力學理論方法與實驗測試方法兩者應當緊密結合。前者提供了運動普遍規律，對分析有理論指導意義，后者是理論研究與實際是具體應用的橋梁，能使研究更好地為運動實際服務。實驗方法和力學理論研究共同發展、相輔相成，使運動生物力學學科漸趨深入完善。
三、結束語
籃球運動教學的動作技術診斷，力學研究，學生肌肉、骨骼力學特性的研究，將有助于籃球專項測試儀器的開發，籃球運動員損傷機理和預防的研究等領域需要利用運動生物力學在籃球專項中進行全方位的研究。這樣有助于在實際中解決一些教學中的學生容易受傷的難題，將生物力學的有關原理服務于學生的課堂，用科學的方法指導學生籃球訓練與比賽，更好的預防學生在不同情況下的運動損失與治療。
參考文獻：
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篇4
摘 要 運動生物力學是研究體育運動中人體的機械運動規律及其應用的科學。文章通過對運動生物力學在體育教學中的運用分析，尤其是在技術教學中運用的闡述，證明了運動生物力學在技術教學中的重要性，對提高學生掌握運動技術動作和教學效果有著積極的意義。
關鍵詞 運動生物力學 體育教學 技術教學
運動生物力學是一門理論與實踐密切結合的應用科學，研究人體運動時的力學規律以及運動狀態改變的原因，它直接為提高運動員運動技術水平和增強人類的體質服務。作為一門實踐性極強的應用學科，體育教師如果能夠運用運動生物力學的原理對學生的運動技術動作進行正確評價和傳授，便可以使學生的技術動作更合理、更有效，所以在體育教學中已受到眾多體育教師的重視和應用。
一、運動生物力學在體育教學中的地位
任何一項身體練習都由一定的動作及動作體系構成，而完成每個動作及整套動作都存在著最適合、最合理的運動技術。合理的運動技術以運動生物力學理論為依據，并富含運動生物力學原理。而運動生物力學又以其分析科學性、結構合理性為體育技術教學提供理論和方法上的指導，通過對形形體育動作千差萬別以及引起這些差別原因的分析、探討獲得良好技術的各種力學條件，從而使學生更完善地認識、學習和合理掌握運動技術動作。
要想使學生迅速并正確的掌握技術動作，不僅需要教師正確的講解和示范，而且需要合理的練習方法。技術教學中由于學生個體身體素質和能力的差異，表現在完成技術動作時或多或少地在各個環節上存在這樣或那樣的技術問題，教師如能及時向學生傳授有關生物力學原理，往往能收到事半功倍的教學效果，這種效果對于具有良好物理學基礎的大學生尤為顯著。
二、運動生物力學與技術動作的關系
運動生物力學是研究體育運動中人體及器械運動規律及與其他運動形式相互轉化規律的一門科學，它以經典力學的理論和方法為主要工具，研究體育運動中的各種力學現象。
人體在從事體育運動時，技術動作是千變萬化的，各種動作形式差別很大，包括運動的空間、時間、速度、加速度等方面。空間特征表明運動發生什么地方和運動路程的幾何形狀，時間、速度和加速度的特征對揭示人體運動的性質是比較重要的，特別是技術性強的運動項目如體操、跳水、田徑中的田賽等，對運動員的各方面都提出了極高的要求。運動員完成技術動作是否合理、是否規范、是否發揮其特點，也就是在運動中發揮人體最有效、最經濟所作的功，都是運動生物力學的一種表現。所以訓練時，如果教練員能掌握這門知識，運用運動生物力學原理，合理分析和建立運動員的技術動作，就會少走彎路，縮短技術動作定型的時間，并找到評價運動員技術優劣的標準，從而更快的提高運動員技術水平和專項運動成績。
三、運動生物力學對體育技術教學的影響
在技術教學中，及時而有針對性地向學生傳授運動生物力學原理，往往能引起學生對學習和掌握運動技術的興趣，并使復雜的技術問題簡單化，從而有利于學生及時糾正自己的錯誤動作，并防止由于錯誤動作而帶來的運動損傷。
（一）提高學生學習運動技術的興趣
新的運動技術取代舊的運動技術或高級運動技術取代低級運動技術，緣于新技術、高技術比舊技術更科學、更合理，并且更符合人體運動特點。因此，新技術總能吸引更多的人去研究和學習。在體育技術教學中，如何引起學生對新技術的興趣是學習的第一動力。比如，我們說背躍式跳高比俯臥式跳高先進，主要是背越式更趨于自然的起跳姿勢，擺動腿的屈曲上擺由于轉動慣量小，因而比直腿上擺快。因此，背越式是小緩沖的垂直起跳，使起跳的爆發力有可能直接通過人體重心，最后，背越式所形成的背弓過桿，有可能使人體重心遠離身體，從而實現身體重心從橫桿下面通過的情景，對于同一跳躍能力的人可能提高橫桿的高度。如此，通過對技術動作的分析，以及成績的進步，就會使學生對背越式跳高技術產生濃厚的興趣，提高勇于實踐的欲望，從而在技術教學上就會主動、積極地參與并思考、體會技術細節，進而縮短掌握技術動作地時數，有利于提高技術教學效果。
（二）使復雜的動作技術簡單化
在我們以往的教學中，當教師對某一項較為復雜的技術過程講解時，學生常會因為技術太復雜而影響學習，但如果教師能用適當的力學知識加以分析，往往能使學生“頓悟”，從而激發學生的學習積極性。如：排球飄球是一項較復雜的技術動作，且飄球形成的力學原因也極為復雜，但根據“飄球不轉”、“轉球不飄”的力學現象，我們只要在擊球過程中，保證打擊力通過球心，即沒有形成使球轉動的打擊力矩，便為飄球的產生創造了條件。如此講授，復雜的技術問題簡單化了，學生學習發飄球也會格外認真，能極快又好地掌握飄球技術動作，教學效果明顯。同樣，對足球“香蕉球”也是大學生足球愛好者非常向往的，如果我們在踢球的實施過程中，能保證給球施加極大的偏心力，便可能使足球在向前飛的過程中，因為偏心力使足球高速轉動，從而使球體相對應的兩側形成壓強差，進而使足球劃出香蕉狀的弧線軌跡。因此，對復雜的技術動作稍加力學分析，便可使復雜問題簡單化，便于學生理解并提高教學效果。
（三）診斷并改進動作技術問題
技術診斷工作在國際上非常普及，許多體育強國都在他們的訓練基地裝備了生物力學測試儀器，經常性進行技術改進工作并取得了顯著的成績。在我國這一工作正在開展，生物力學技術診斷逐漸成為教練員和運動員科學訓練的得力工具，也為體育教師對學生進行動作技術教學提供了科學依據。
運用運動力學的基本原理對技術動作的簡單力學分析，可以診斷技術上存在的力學問題，從而對癥下藥，改進技術，便會收到良好的效果。如：用皮尺、秒表可以測得某學生某次推鉛球的遠度S，鉛球出手高度H和鉛球在空中的飛行時間T，用適當的運動學公式可以方便的求得鉛球出手速度V和出手角度θ。在一定的出手速度V和出手高度H時存在著某一最佳出手角度θ′，比較實際出手角度θ和最佳出手角度θ′，便可診斷出手角度的合理性，從而指導教學、訓練乃至比賽，并提高鉛球成績。
但在運用運動生物力學原理對學生進行動作技術指導的過程中，體育教師應重視學生的個體特點。運動技術的生物力學原理只是從生物力學角度反映了各項動作技術帶有共性的普遍規律，而每個學生的身體形態和身體素質不同，因此在動作技術教學過程中，體育教師應經過實踐逐步了解每個學生個人身體、素質及心理特點，實施有針對性的教學，這是運用運動生物力學動作技術原理指導體育技術教學的生命力所在。
（四）建立動作技術模式，提高教學效果
結合體育技術教學的需要，將學生按不同水平、不同技術特點分組，選擇若干要素，運用生物力學測試方法，獲取動作技術數據，經統計學處理，再運用運動生物力學原理分析，找出動作技術的一般規律和完成某個動作技術的合理方法，建立起正確的動作技術模式，并將其運用于一般專項運動訓練和體育教學，這將會有利于專項技術和教學水平的提高。
（五）減少運動損傷的概率
合理的運動技術首先應符合人體解剖的結構特征，其次應符合力學原理。由于學生在學習運動技術中常形成一些多余動作乃至錯誤動作，違反了運動力學原理，從而可能導致運動損傷的出現。如：在擲標槍時，有的學生會出現屈肘或肘低于肩的錯誤動作，從而給肘關節造成扭轉負荷，超出關節周圍肌肉群的承受閾，進而使肘關節內側肌肉等軟組織損傷。因此，教學前，教師應對肘關節的結構以及力學負荷加以必要的力學分析，使學生明確合理的動作技術的基本要素，從而避免或減少運動損傷。
四、小結
體育教學不僅是一個學科，更是一門科學。其中的分支——運動生物力學在我們的體育訓練和教學工作中更是起著重要的作用，它在體育技術教學中的獨特地位，是什么都無法代替的。因為我們參與的每一個技術動作無不可以從力學的角度去分析研究，所以在體育技術教學中不但要知其然，更要知其所以然，只有這樣以才可以改進教學水平，提高教學質量，讓學生受益，讓體育老師教學相長，提高自我、完善自我。
參考文獻：
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篇5
關鍵詞：汽車；被動安全性；碰撞；生物力學；假人
中圖分類號：U460
文獻標識碼：A
文章編號：1009-2374（2012）25-0096-03
1 概述
汽車的行駛安全性包括主動安全性和被動安全性。主動安全性是指汽車本身防止或減少道路交通事故發生的性能；而被動安全性則是指交通事故發生后，汽車本身減輕人員傷害和貨物損失的能力。汽車被動安全性又分為汽車內部被動安全性（減輕車內乘員受傷和貨物受損）以及外部被動安全性（減輕對事故所涉及的其他人員和車輛的損害）。
汽車被動安全性主要包括車身結構抗撞性、碰撞生物力學、乘員約束系統三方面。人體組織在碰撞過程中所包含的有關力學稱為碰撞生物力學，它是汽車被動安全技術開展及人體防護研究的重要基礎，主要目的是了解傷害機理，定量描述人體生物力學響應，開發與人體生物力學特性相似的碰撞實驗假人，用以精確評價人體損傷并開發保護系統。
2 碰撞生物力學的研究內容
碰撞生物力學主要研究人體各部位在不同形式碰撞中的傷害機理、對碰撞載荷的機械響應特性及傷害極限等。
2.1 正面碰撞中人體的傷害
在所有汽車交通事故中，與碰撞有關的事故占90%以上，汽車發生正面碰撞（包括斜碰）的概率在40%左右。在日本，由正面碰撞（包括斜碰）所造成的死亡人數更是占到了總死亡人數的71.6%。在正面碰撞過程中，人體頭部主要是在自身慣性力作用下與方向盤或儀表盤等車內介質的激烈碰撞中造成的嚴重損傷，如顱骨破裂或顱內出血等癥狀；頸部在慣性載荷作用下，由于過度向前彎曲或向后拉伸造成損傷；胸腹部由于與安全帶接觸，安全帶的勒緊力以及由自身慣性而導致的與方向盤等外物的鈍性沖擊力是造成胸腹部損傷的主要原因，一般會導致胸骨、肋骨斷裂，胸腹內出血等癥狀；下肢的損傷主要是由膝關節及腿部與儀表盤下端的猛烈撞擊，產生超過腿部生理限度的彎曲應力和張應力而造成的。
大量交通事故的統計數據表明，相對于乘員的其他身體部位而言，頭部、胸部、腹部的傷害是正面碰撞發生時最主要的傷害形式，同時也是造成死亡事故頻率最高的三個部位。
2.2 人體傷害評價方法
人體傷害評價可分為傷害分級和傷害定量測量兩類。
傷害分級是從解剖學的角度評價說明受傷位置、傷害類型和相應的傷害嚴重程度。在交通事故調查中確認乘員傷害程度，主要有以下幾種傷害分級方法：簡略傷害分級（AIS）、最大傷害分級（MAIS）、嚴重傷害分級（ISS）、乘員傷害分級（OIS）和致殘損傷分級（IIS）。目前被普遍使用的是由美國汽車醫學協會（AAAM）提出的簡略傷害分級（AIS），AIS將傷害水平從“沒有傷害”到“最大傷害”依次分為0～9級，用來衡量對生命的危險性，很適合交通事故中人員傷害程度的確認。
傷害定量測量是在實驗室碰撞試驗中，通過測定碰撞假人的動力學響應（加速度、力、位移等）計算出傷害指標，用以定量地評價人體在碰撞過程中的安全性。通常使用的如頭部傷害指標HIC、胸部3ms加速度、胸部壓縮量、粘性傷害指標VC、小腿骨指標TI等。
2.3 人體各部位的傷害指標
2.3.1 頭部傷害指標。1960年，美國韋恩州立大學的Lissner提出了直線加速度下頭部耐沖擊性的韋恩州傷害標準WSTC曲線，后由Patrick做了修正。在此基礎上又提出較為完備的頭部傷害標準HIC（Head Injury Criterion），HIC采用下式
計算：
式中：—碰撞過程中的任意時刻；—相對于
，HIC達到最大值時刻；a—頭部質心加速度（g）。
HIC評價指標已被各國的法規廣泛采用。為了使用方便，最大間隔時間（t2－t1）定為36ms，但由于這個時間間隔大大影響著HIC的計算，后又被建議減少至15ms。
2.3.2 胸部傷害指標。對于胸部傷害情況的評價，通常用胸部壓縮量來表明胸部骨折的情況或將作用在上胸部重心處的時間為3ms的線性加速度值作為衡量人胸部受傷的嚴重程度。Kroell等人在前碰死尸試驗的基礎上提出胸部擠壓指標C，在此基礎上，Lau和Viano通過對活體動物試驗提出了粘性指標VC（Viscous Criterion），反映了速度變化對胸部損傷的影響。
2.3.3 腿部傷害指標。對于大腿的傷害，在各國的法規中普遍采用大腿所受的軸向力來評價。
2.4 正面碰撞中人體的傷害極限
人體的傷害極限（耐受度）定義為人體或人體某一部位對于一個特定的傷害等級所能承受的載荷大小。美國和歐洲根據由實驗假人測得的各種傷害指標出臺了相應的政府法規來設定對約束系統的性能要求，加強對乘員的保護。我國也參照歐美法規在1999年頒布了相應標準。
3 碰撞生物力學研究方法
碰撞生物力學的研究方法主要有三種，即生物模
型研究方法、機械模型研究方法和數學模型研究方法。
3.1 生物模型方法
生物模型方法主要是指用生物實體來研究人體損傷機理和確定耐受極限，既可用人體試驗也可用動物試驗來實現。在早期的研究中，科學家最初用活體動物（猴、豬等）作為實驗品，但由于它們與人體相差很大，所獲得的數據不能讓人滿意。人體死尸雖然是理想的實驗品，但由于其傷害忍受極限及生物力學響應方面的特性隨年齡和性別的變化較大，不易形成統一的標準。在低速或危險性不大的情況下，也有通過志愿者進行實驗得到更為真實的實驗數據。
3.2 機械模型方法
篇6
關鍵詞：教學改革；生物力學；醫學院校
生物力學課程具有醫工結合的特色，是首都醫科大學的特色專業基礎課，也是各醫科院校多專業的必修課或選修課。課程的基本教學目的是讓學生了解生物力學方面的研究概況，掌握基本概念和原理，初步培養一定的科研素質，一方面拓展學生的知識面，掌握一定的交叉學科知識，開闊思路，另一方面也是今后專業發展的必備基礎。
但由于課程內容涉及面廣，交叉性知識多，不同專業學生基礎背景各異，加之課程學時有限，因此在有限的時間內讓學生高效的了解、掌握、熟悉盡可能豐富的內容，是一件不易的事情，必須在教學方法和課程內容設置上做出有效恰當的設計與改革，合理運用現代化教學手段，充分調動學生的學習主動性和學習興趣， 發揮主觀能動性， 達到培養學生的創新意識， 科研能力和綜合素質綜合提高的目的。
因此，在教學大綱指導下，在不改變課程基本設置的前提下，對生物力學課程的教學方法做出恰當有效的設計與改革是提高教學質量，調動學生學習主動性的唯一途徑。
1 教學內容的改革
生物力學課程在國內本科教育階段開展較晚，在醫學院校更是鳳毛麟角，首都醫科大學屬于較早的開課單位，起初作為生物醫學工程專業的必修考查課出現，而后在康復治療學專業，7年制口腔專業，各專業研究生中相繼開設，并且目前對于7年制口腔專業已經變為一門必修考試課程。課程本身的特點以及授課對象使得本門課程不存在一本放之四海皆準的合適教材，前期只能提供給學生參考書，2005年我們教研室自編了一本講義"生物力學基礎"，涵蓋的內容比較多，經過兩輪課程教學實驗發現，該教材偏難了點，雖然不同專業學生可以有選擇的選講，但還不是太適合，因此教學內容上也需要進行改革。
各專業緒論部分均由知識面廣的老教授講解，多年的教學經驗和淵博的知識結構，可以拓展學生的視野，帶動學習的興趣。
1.1生物醫學工程專業 歷年的教學效果來看，針對生物醫學工程專業的學生，由于今后的從業道路很少從事生物力學相關研究工作的，因此他們覺得這門課程對于他們是一門副科，沒有多大的實用價值，所以重視度不夠，態度和學習的積極性也不太高，內容的理解不是很透徹。由于他們數學基礎相對不錯，所以理論部分適當增加了深度，鍛煉其邏輯思維能力，拓展知識面，廣而不深，專題研究性的報告內容增加，結合醫院設備科的需要展示生物力學的應用。
實驗部分課時12學時，開設綜合設計性實驗2～3個，要求學生獨立完成至少2個，從實驗的準備、實施、分析、善后等要求學生自己操作，培養學生的動手能力。
1.2康復治療學專業 本專業學生缺少高等數學，線性代數等數學背景知識，因此刪減淺化了數學基礎繁雜的公式，只給出基本概念性的內容，加大了應用性知識的講授，如增加了上下肢康復輔具的設計，步態分析的具體事例等，同時額外增加了課外實習參觀環節，以彌補缺乏實驗的不足。
1.3 7年制口腔專業 對7年制口腔專業，理論要求掌握程度稍高于康復治療學專業，稍低于生物醫學工程專業，口腔力學部分結合臨例分門別類內容豐富，同時由于他們還未接觸臨床，所以還要區別于口腔專業的研究生。而對于研究生，簡化基礎知識的講解，分專題來講：比如，膝關節相關生物力學研究、步態分析的臨床應用、青光眼的研究現狀等。
在首都醫科大學本課程是唯一對7年制口腔專業的必修考試課，足見本課程對此專業的重要性，將來的應用性很強，所以需要涉及口腔專業的方方面面內容。
2 教學方法的改革
以提高教學效果為目的，創新教學方法。啟發式，提問式、討論式、情景模擬式等教學方法綜合使用，激發學生學習興趣，培養學生理論聯系實際的能力和創造性思維。打破傳統的以教師教授為主的單向教學體系，即"填鴨式教學方法"，建立教師和學生、學生和學生知識反饋交流系統。
在一定的基礎知識介紹完之后，以教師為主導組織教學過程，突出學生的主體，啟發學生積極思維，進行延伸思考；在課堂上直接提問進行回答，回顧已學知識或者運用某一知識點可解決什么臨床問題？盡可能的發揮學生的合理想象力；同時在部分章節設置了討論主題，如評價一種骨折固定方式好壞的標準？不拘泥于一二三的條框，可以設定自己是1個骨折患者，你會從哪些方面去考慮對自己的治療等等。最后一次課是分組專題匯報，圍繞課程內容自行選題，查閱資料，制作PPT進行匯報，同組隨機選擇1人代表本組匯報，成績算作本組的成績，其他組成員可以隨時提問，同組任何成員可以補充，這樣不但增加了大家的知識面，同時培養了團隊精神，還使得每個人都需要認真參與，否則將會影響本組的整體成績。在學生解釋不太清楚的地方老師來補充，在提高了學生的同時也使老師增長了知識，需要不斷拓展自己的知識面，經過2～3輪課程的教學，會大大豐富知識結構。
同時，生物醫學工程專業的生物力學課程申請批準了雙語建設項目，因此加大了雙語教學的力度，同時在網絡上建立了和學生互動的平臺，學生可以隨時在網上和老師交流。
3 考核方式的改革
篇7
關鍵詞 高爾夫 揮桿 生物力學
高爾夫球運動是一項以球桿擊球入洞的體育運動，被公認為世界上可接觸時間最長、溫和而智能的運動。高爾夫球曾作為正式的比賽項目參加了1900年和1904年兩屆奧運會，1904年之后由于場地和水質標準的限制，高爾夫球退出了奧運會的賽場。2009年國際奧委會宣布高爾夫球將作為正式的比賽項目回歸2016年里約熱內盧奧運會，高爾夫回歸奧運會的決議無疑是對高爾夫球運動在全球發展的一次巨大的推動。揮桿技術是高爾夫球的基本動作，技術水平高低決定成敗，因此運用運動生物力學研究高爾夫球的揮桿技術將成為國內外科研的重點之一。
一、高爾夫球揮桿技術運動生物力學研究現狀
國外學者利用紅外線捕捉、高速攝像等采集到的運動學數據進行分析，做成高爾夫自動分析軟件、模擬軟件，使技術動作得到極大的改進。我國對高爾夫球揮桿技術研究起步較晚。
（一）高爾夫球揮桿技術生物學分析
肌電是生物學研究的重要手段，肌電圖能夠分析人體完成運動動作時肌肉參與活動的強度、參與工作時間的順序及相互協作的關系。劉新明通過肌電測試儀和環節受力分析法進行實驗，對全揮桿技術動作肌肉工作特征進行了比較，得出全揮桿動作肌肉最大用力時刻的出現晚于擊球時刻。
（二）高爾夫球揮桿技術運動學分析
國內對高爾夫揮桿技術運動學分析較為常用的是APAS艾利爾運動技術分析軟件及DLT生物力學三維錄像分析方法。張吾龍等[1]對我國高爾夫職業選手張連偉短推技術進行了分析，得出揮桿是由肩膀與兩臂做動作，上桿軌跡略帶弧度，下桿時擊球加速，左手引導下桿動作，右手在后輔助向前推。阮哲[3]通過對梁文沖等四名國際優秀高爾夫選手的揮桿技術的三維錄像和解析，得出揮桿過程中髖關節率先啟動與加速，并引導肩部迅速向旗桿方向加速直至擊球瞬間，上肢關節完成類似鞭打動作擊球。車旭升等[6]對不同水平的高爾夫球員的木桿揮桿技術動作進行分析，得出高水平高爾夫球運動員的上、下桿揮桿節奏用時比例接近于80：20，擊球瞬間高水平球員的身體重心都非常接近原點。孫勝[5]運用三維技術動作分析系統對職業男子高爾夫運動員的推桿技術動作進行了研究，進而揭示推桿頭部在時間和空間上整個動作沒有像鐘擺一樣擺動，但像鐘擺一樣有節奏的擺動推桿的訓練會有很大幫助。李淑媛等[9]對男子高爾夫運動員全揮一號木桿技術動作進行信息采集、量化分析：以最大桿頭線速度高低劃分組別，得出各組上桿階段用時都在1s左右；下桿階段高速組比低速組用時更短；高速組上桿過程中，保持右膝關節角基本不變，而低速組則呈現增大趨勢；高速組軀干角由瞄球準備到擊球幾乎保持不變。毛建勛[8]利用二維攝像法和人體錄像解析系統對一名高爾夫教練揮桿動作進行了正面的定點拍攝，對所得運動參數進行量化與分析，得出揮桿時要放松肌肉，揮桿時肩部以及揮臂的力量要與轉體的力量保持平衡狀態；下桿擊球時手腕的力量要保留到最后再進行釋放。
（三）高爾夫球揮桿技術動力學分析
目前應用于動力學參數的測量手段主要有三維測力臺。葉強等[4]對技術定型期球手進行試驗，得出上桿初期、后期和下桿初期時間比為7：6：3，通過使用壓力板觀測擊球過程中重量轉移的變化，得出桿頂點時刻雙足維持均衡，身體扭轉相對更充分。
（四）高爾夫揮桿技術運動生物力學理論分析
李睿[2]用運動生物力學的碰撞理論和鞭打原理糾正了揮桿擊球中的技術錯誤，得出高爾夫球的擊打特點：擊球時桿頭速度越大，給予球的初速度越大。揮桿時手臂擺動若要兼具“環繞”的力量和“鞭抽”的力量。
二、趨向預測
隨著高爾夫球運動技術研究工作的進展，將運動生物力學的方法手段同現代科技手段結合，采用多機同步測試、錄像視頻分析系統進行適時的監控和反饋技術動作的研究將會越來越多。可以預見的是，對高爾夫球運動發展的研究將達到一個前所未有的高度。
參考文獻：
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[3] 阮哲.世界高水平高爾夫運動員揮桿動作中肩髖關節生物力學分析[J].北京體育大學學報.2010.33（11）.
[4] 葉強，曹全軍.高爾夫球揮桿擊球過程中重量轉移的足底壓力分析[J].南京體育學院學報（自然科學版）.2012.11（5）.
[5] 孫勝.職業高爾夫球運動員推桿技術動作的運動學分析[J].中國體育科技.2012.48（1）.
[6] 車旭升，金春光.高爾夫木桿揮桿技術動作的運動力學分析[J].河北體育學院學報.2012.26（4）.
[7] 葉強，曹全軍.高爾夫球揮桿擊球過程中重量轉移的足底壓力分析[J].南京體育學院學報（自然科學版）.2012.11（5）.
篇8
【摘要】 目的 觀察辛伐他汀對骨質疏松大鼠骨代謝和股骨生物力學的影響。 方法 將SD大鼠隨機分成假手術組(SHAM)、卵巢切除組(OVX)、卵巢切除加辛伐他汀組(OVX+SIM)，每組16只。適應性喂養1周后手術，術后8周給藥，OVX+SIM組給予辛伐他汀5 mg·kg-1·d-1，其余2組用等量生理鹽水灌服。用藥后第4、12周分2批各處死半數大鼠，取血觀察各組大鼠的骨源性堿性磷酸酶(BALP)、骨鈣素(BGP)的代謝情況。分離股骨進行三點彎曲試驗，檢測股骨最大載荷、彈性載荷、最大橈度、彈性橈度等生物力學性能。 結果 (1)用藥4周，BALP水平OVX+SIM組較OVX組升高(P
【關鍵詞】 辛伐他汀; 股骨; 生物力學; 疾病模型， 動物; 骨質疏松; 骨鈣素; 堿性磷酸酶
辛伐他汀對去勢大鼠骨代謝和股骨生物力學影響骨質疏松癥(osteoporosis， OP)是以低骨量、骨組織微結構退變、骨脆性增加從而導致發生骨折的危險性升高為特征的一種全身性疾病，其主要危害是骨折，骨骼生物力學性能的降低是骨折發生的主要原因之一。近年發現他汀類藥物具有促進骨形成和加速骨折愈合的作用[1-2]。去卵巢大鼠可以較好地模擬婦女絕經后骨質疏松狀態，筆者以去卵巢大鼠建立絕經后OP模型，給予辛伐他汀(simvastatin，Simv)灌胃，取血觀察大鼠骨代謝的變化，取股骨標本進行三點彎曲試驗測定骨生物力學指標[3]。以評價Simv對去卵巢大鼠骨代謝及骨生物力學性能的影響，進一步探討Simv的抗骨質疏松作用。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 動物與分組 選用雌性SD大鼠48只，3～4月齡，體質量240~300 g[上海斯萊克實驗動物有限責任公司，動物許可證號：SCXK(滬)2003-0003]，適應性喂養1周后，隨機區組設計分為：假手術組(sham-ovariectomized rats， SHAM)，卵巢切除組(ovariectomized rats， OVX)，卵巢切除加Simv組(OVX+SIM)，每組16只。
1.1.2 試劑與儀器 Simv片(杭州默沙東制藥有限公司，進口藥品注冊證號：H20030704，批準文號：國藥準字號J20040032);大鼠血清骨源性堿性磷酸酶(BALP)、大鼠血清骨鈣素(BGP)，均為美國ADL公司;電子萬能生物力學試驗機(CSS-44100型，英國INSTRON公司);全自動生化儀(chemix 180，日本Sysmex公司)。
1.2 方法
1.2.1 造模 1%戊巴比妥納(4 mL/kg)腹腔注射麻醉。取仰臥位，常規消毒后打開腹腔，切除雙側卵巢。SHAM組以同樣術式在卵巢附近切取與卵巢大小相近的脂肪組織。動物自由進食飲水，自然光照。
1.2.2 給藥方法 卵巢切除8周后，OVX+SIM組以Simv 5 mg·kg -1·d-1灌胃，(Simv用生理鹽水配制成1 mg/mL的混懸液，用前搖勻)，連續12周;SHAM組及OVX組予同等體積生理鹽水灌胃。用藥4周隨機處死半數大鼠，12周處死全部大鼠。
1.2.3 血清生化指標測定 各組大鼠處死前摘除眼球取血5 mL，離心分離血清，-80 ℃保存備用。BALP、BGP測定ELISA定量。
1.2.4 三點彎曲實驗 將股骨標本自然解凍置于萬能電子生物力學試驗機上，保持其濕度，測試溫度為23 ℃，以股骨中點為加力點，支座跨距23 mm，加載速度1 mm/min，載荷測量精度為0.01 N，撓度測量精度為0.001 mm，勻速加載至標本斷裂。加載時注意股骨標本橫截面短軸的方向與加載的力的方向一致;支座及加載壓頭的形狀應加工成馬鞍形，可控制長骨試件在加載的過程中基本不發生滾動以減少系統誤差。計算機描記出載荷-變形(橈度)曲線，分析實驗數據并經過換算得出最大載荷、彈性載荷、最大橈度、彈性橈度。
1.3 統計學處理 數據以x±s表示，采用SPSS 12.0 for windows進行檢驗及分析，多組間比較采用方差分析，P
2 結 果
2.1 血清生化指標測定結果 (1)用藥4周，12周OVX+SIM組BALP較OVX組均明顯增加(P
2.2 大鼠股骨三點彎曲實驗結果 用藥4周，最大載荷SHAM組較OVX組明顯增加(P
SHAM：假手術組;OVX：卵巢切除組;OVX+SIM：卵巢切除加辛伐他汀組. BALP：血清骨源性堿性磷酸酶;BGP：大鼠血清骨鈣素. 與OVX組同時間點比較，：P
SHAM：假手術組;OVX：卵巢切除組;OVX+SIM：卵巢切除加辛伐他汀組. 與OVX組同時間點比較，：P
3 討 論
BGP是成骨細胞分泌的一種肽類物質，可促進骨鈣鹽沉積，增加骨細胞的礦化速度，其含量變化直接反映成骨細胞的活性，也直接反映骨形成率或骨轉換率。BALP是成骨細胞的一種胞外酶，其含量變化能夠直接反映成骨細胞活性。
在骨質疏松發生早期，由于體內雌激素水平降低，機體處于一種高骨轉換率的狀態，此時體內骨形成和骨吸收均會增高，因此OVX組BLAP水平可維持較高水平，故用藥4周，OVX組與SHAM組無明顯差異;用藥12周，OVX組的血清BALP與SHAM組比較明顯下降(P
用藥4周，OVX+SIM組大鼠的血清BALP增高，與OVX及SHAM組比較均有差別(P
生物力學特性是反映骨的生長代謝情況的一個重要指標，它是骨量、骨結構連續性、骨皮質厚度及骨的材料特性的綜合反映[9]。用藥4周，OVX組股骨最大載荷和最大橈度均小于SHAM組，差異均有顯著性。最大荷載直接反映松質骨骨小梁的骨質、結構的連續性，皮質骨的強度，最大橈度反映骨組織的變形能力。本實驗結果說明OVX組大鼠股骨斷裂前所能承受的最大載荷以及股骨發生斷裂時，股骨中性線偏離原始位置的最大位移均小于SHAM組，表明去卵巢造成股骨強度和整體抗骨折能力下降，符合骨質疏松后骨生物力學性能的本質特征。分析原因可能為去卵巢后，由于體內雌激素分泌減少，機體處于一種高骨轉換率的狀態，此時體內的骨吸收和骨形成均會增高，兩者的凈效應表現為骨丟失。而骨質疏松早期主要是松質骨受累，骨小梁變細、斷裂，骨小梁減少，骨髓腔變大，導致骨最大載荷和最大橈度下降。
用藥4周，OVX+SIM組股骨最大載荷和最大橈度與OVX組差別無統計學意義。說明4周時雖然Simv能使成骨細胞活性增加，促進成骨，但不能防止去勢大鼠的骨丟失，可能其成骨作用微弱，也可能其既促進骨形成同時也促進骨吸收。Sirola等的臨床研究表明早期Simv并不能防止骨丟失[10]，Frans等報道小劑量的Simv早期促進骨形成也促進骨吸收，使骨量減少[11]。用藥12周，OVX+SIM組股骨最大載荷和彈性載荷較4周時明顯增加，且為組間最大，差異具有顯著性。表明隨著時間的延長，Simv的促進成骨作用明顯增加，提高了斷裂前能承受的最大載荷以及股骨不發生永久形變所能承受的最大載荷，明顯改善了股骨的強度。
筆者認為，Simv具有促進骨形成的作用，隨時間延長成骨作用加強，能提高股骨的強度，降低骨折發生，為臨床骨質疏松的防治增添了實驗依據。其促進成骨的作用可能與BLAP和BGP水平密切相關。至于該藥物對骨質疏松大鼠股骨力學性能影響的詳細機制及藥物濃度、作用時間對力學性能的影響，還有待進一步研究。
參考文獻
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篇9
【關鍵詞】 山茱萸總甙 骨質疏松 骨生物力學 山茱萸/藥效學 大鼠
骨質疏松癥(Osteoporosis，OP)是一種以低骨量、骨組織微細結構破壞為特征，伴有骨的易脆性增加和骨折的易患性增加的全身性骨骼疾病［1］。我們在臨床實踐中發現，“益腎養肝口服液”在治療骨質疏松方面有著肯定的作用，其主要成分是山茱萸水提液，經臨床觀察發現，該制劑可明顯改善骨質疏松患者的自覺癥狀和骨密度，及血尿中骨代謝相關的生化指標，延緩老年患者骨密度隨增齡而降低的趨勢。在此基礎上，為進一步明確山茱萸對骨質疏松癥的治療作用和機制，選用山茱萸主要有效成分山茱萸總甙作為研究對象，從骨生物力學的角度對其抗骨質疏松癥作用及機理作進一步的基礎實驗研究。
1 材料與方法
1.1 實驗動物與分組 選取6月齡Wistar健康雌性大鼠共50只，隨機分為5組:假手術組、模型組、山茱萸高劑量組、山茱萸中劑量組、山茱萸低劑量組。每組10只。
1.2 OP動物模型復制 各組大鼠均以3%的戊巴比妥鈉1ml/kg，行腹腔麻醉，俯臥位固定。在背部中1/3處剪毛，用碘酒、酒精局部消毒皮膚后自腰椎沿背部正中線向下作縱形切口約2～3cm。沿肩胛線分別于左右兩肋下剪開腹肌，可見位于兩側腎臟外下方呈粉紅色的卵巢及緊密相連的子宮角，在子宮角上用線打兩個結扎，切斷子宮角，將卵巢摘除。假手術組僅摘除相當于卵巢大小的一塊腸系膜，逐層關閉，縫合切口，術后連續肌注青霉素3d，5萬u/只，日1次抗感染。術后所有動物在同一條件(室溫19℃～24℃，相對濕度40%左右)用普通飼料飼養，自由飲水。
1.3 給藥方法 術后第4d開始灌胃，灌胃的劑量按人與大鼠體表面積比折算成大鼠等效劑量。假手術組和模型組兩組灌服蒸餾水20ml/kg，山茱萸組按人用量30g/70kg·d折算，山茱萸高劑量組服用量為3.56g/kg(1.6倍等效劑量)，山茱萸中劑量組為2.16g/kg(1倍等效劑量)，山茱萸低劑量組為1.08g/kg(0.5倍等效劑量)。各組動物灌胃容量相同，均為8ml。每日灌胃1次，每周6次，連續灌胃3個月。
1.4 標本的采集與處理 各組大鼠在灌胃滿3個月后斷椎處死，各組大鼠在處死前10d和前1d分別按30mg/kg給予兩次腹腔注射鹽酸四環素(Tetracyclin)，進行活體四環素標記。處死后立即取大鼠雙側脛骨，并去除軟組織。雙側脛骨經福爾嗎啉固定后做生物力學實驗。在WDW10KN微機控制電子萬能實驗機做三點彎曲實驗，加載點位于脛骨上1/3處，兩側支點標距為24mm，試驗機勻速加載，加載速度為2mm/min。
1.5 檢測指標 最大載荷——骨斷裂前所承受的最大力值。最大撓度——骨斷裂前所產生的最大變形長度。最大應力——骨標本單位面積上承受的最大載荷值。伸長率——在載荷作用下，骨標本的變形與標距之比，表示骨的塑性能力。
1.6 統計學處理 各組數據均以±s表示，用SPSS 10.5統計軟件進行數據分析，采用單因素方差分析方法。
2 實驗結果
各組大鼠最大載荷、最大應力、最大撓度、伸長率比較，見表1。表1 各組大鼠最大載荷、最大應力、最大撓度、伸長率比較
3 討論
《黃帝內經》記載“腎主骨生髓”。后世醫家發揮《黃帝內經》的理論，認為骨之強弱與腎中精氣盛衰的關系密切，腎中精氣充盛，則骨髓生化有源，骨才能得到骨髓的滋養，骨礦含量正常而骨骼強壯。腎虛是骨質疏松癥的發病本質。也有學者認為：脾為后天之本，主四肢百骸，先天之精有賴于脾胃運化水谷精微的濡養。腎虧脾虛應為該病發病的基本病理。除此之外，患者因稟賦不同，臨床既可兼夾氣血虧虛等，致傷原因有別，病理可兼夾寒濕、氣滯、血瘀等。在治療上，基本沿用《內經》中“有骨痿者，補腎法以治之”的觀點，以補腎法作為治療骨質疏松癥的基本大法，通過調整腎之陰陽精氣的虛少，達到防治骨質疏松的作用。山茱萸酸微溫質潤，其性溫而不燥，補而不峻，既能補腎益精，又能溫腎助陽；既能補陰又能補陽，為補益肝腎的要藥。益腎養肝口服液是一個比較成熟的院內制劑，以山茱萸為主要成分，它對骨質疏松癥的療效在臨床上已得到了充分肯定，大量實驗研究也表明其主藥山茱萸主要有效成份山茱萸總甙具有補腎益陽的作用［2-4］，能明顯改善SAMP6小鼠的骨質疏松狀況。
本實驗采用摘除大鼠雙側卵巢的方法，復制絕經后骨質疏松模型，大鼠在雌激素減少所致的骨反應上與自然絕經后的骨行為無實質性差別，其骨量丟失在某些方面與絕經后婦女相似，動物模型有方便性，關聯性，適合性3個特點［5］。
目前很多實驗研究多從骨結構改變角度觀察評價骨質疏松及其并發骨折的發病機理和防治方法。骨結構的改變直接影響骨的生物力學性能，使骨的力學強度降低。因此，測定骨生物力學性能的變化是評價骨質疏松的一個重要和特殊的指標。生物力學是根據已經確立的力學原理來研究生物中的力學問題的科學，是力學、生物學、醫學等學科之間相互滲透的邊緣學科。骨組織是有機質與無機質按一定的力學原理結合而成的復合性材料，骨的無機質使骨硬而堅實，而有機質則使其具有一定的柔韌性。骨在受到外力時其內部組織結構和外部形態都將隨之改變，這種改變可直接反映在骨的結構力學和材料力學性能的變化上。骨結構力學參數包括最大載荷、破斷載荷、結構剛度、能量吸收、最大撓度等。骨皮質的厚薄的變化及骨小梁的多少的變化均可引起它們的變化。骨材料力學指標有彈性模量、最大應力、伸長率、最大應變、破斷應力、破斷應變等，它們反映的是骨的材料本身的力學性能，而與骨的大小及形態無關，主要由骨的構成成分及膠原的含量、排列決定。在本次實驗中，我們選取了最大載荷、最大撓度、最大應力及伸長率等較有代表性的指標，其中最大載荷是指骨斷裂前所承受的最大力值，最大撓度是骨斷裂前所產生的最大變形長度，最大應力是骨標本單位面積上承受的最大載荷值，伸長率是在載荷作用下，骨標本的變形與標距之比，表示骨的朔性能力。實驗結果顯示模型組與假手術組比較，除伸長率外，其它指標均顯著下降，提示去勢對大鼠脛骨結構力學的改變較為顯著，而對材料力學的改變不明顯。各治療組均可改善大鼠脛骨生物力學性能，而以山茱萸總甙中劑量組效果最好，提示山茱萸總甙可改善大鼠脛骨生物力學性能，尤其是結構力學方面。在骨生物力學方面，除伸長率外，模型組的各項指標較假手術組均明顯降低，表明造模成功。山茱萸總甙中劑量組的改善作用明顯優于其它各組。上述結果提示山茱萸總甙可明顯改善去勢大鼠的骨骼結構力學狀況，防止骨質疏松的發生，值得我們做進一步的研究和開發利用。
參考文獻
［1］中國人原發性骨質疏松癥診斷標準(試行)［J］.中國中西醫結合雜志，1999，19(10):639-640.
［2］陳 濤.山茱萸水提液對骨質疏松模型小鼠骨形態學影響［J］.天津藥學，2003，15(4):5-7.
篇10
[關鍵詞]空心拉力螺釘內固定；克氏針張力帶；髕骨骨折
髕骨骨折屬于關節內骨折，使患者關節面出現不平滑，以及伸膝裝置的連續性中斷等問題，對患者的膝關節近、遠功能造成影響，降低患者的生活質量。有研究表明，近年來隨著人口老齡化的發展和交通的變更，髕骨骨折患者越來越多，且多數是中老年患者，主要由于骨折部位出現骨質疏松。臨床上主要采用保守治療和手術兩種方法，非手術方法主要是對于髕骨骨折移位較小或者無移位情況的患者。隨著對髕骨骨折的不斷研究，目前有4種手術方法，其各有優缺點。手術的方式與患者后期療效和膝關節功能鍛煉、骨折的強度、愈合的時間有聯系，應選擇正確的手術方法，本研究主要比較空心拉力螺釘內固定與克氏針張力帶在髕骨骨折治療中的生物力學情況。現報道如下。
1資料與方法
1.1一般資料
選取2013年2月～2015年2月我院接診的60例髕骨骨折患者作為本次研究對象。納入標準：（1）髕骨前方疼痛，膝關節屈伸困難；（2）膝關節出現腫脹和淤青；（3）經檢查確診為髕骨骨折；（4）均新鮮骨折患者；排除標準：（1）合并關節炎患者；（2）由疾病引發的骨折；按隨機數字表法分為觀察組和對照組，觀察組30例，年齡30～60歲，平均（42.3±3.1）歲，其中跌傷15例，撞傷15例，對照組30例，年齡32～65歲，平均（43.1±3.4）歲，其中跌傷17例，撞傷13例。兩組患者均同意本次研究，本次研究已通過我院倫理委員會批準進行，兩組患者在一般資料上差異無統計學意義（P>0.05），可進行對比分析。
1.2方法
將兩組患者分為觀察組和對照組，給予兩組患者基礎治療，患者麻醉后，在大腿根部使用止血帶，然后在患者髕骨前方做一個皮膚切口，切開每層皮膚組織，將髕骨骨折處暴露出來，把關節腔內和骨折處的血凝塊和碎骨片清理干凈，把患者骨折處的髕骨前軟組織和骨膜，復回到髕骨前表面，在患者的髕骨遠端骨折面平行逆行打入兩枚導針，然后將導針抽出直至導針剛好沒入骨折端，此時將骨折處復位。復位后，將大號布巾鉗固定住，然后將導針打入骨折端，并從股四頭肌肌鍵旁穿出。觀察組患者采用空心拉力螺釘內固定，用鉆頭順著兩枚導針分別鉆孔后，沿克氏針擰人兩枚空心拉力螺釘，將兩枚骨導針拔出后，用鋼絲穿過空心螺釘，在髕骨前以8字形固定，將患者膝蓋彎曲90度檢查是否固定，然后沖洗關節腔，放入一枚引流管，最后將切口縫合。對照組患者在基礎治療后，用鋼絲繞過兩枚克氏針，在髕骨前以8字形固定。患者痊愈后，給予兩組患者生物力學測試。
1.3觀察指標
觀察兩組患者膝屈曲角度及各參數受力、愈合情況、并發癥比較。生物力學測試，將股骨端固定于萬能電子力學試驗機上，型號為WD-10E，將懸臂式高精度位移傳感器安放在髕骨骨折線兩側的張力側，當脛骨端加壓時，膝關節會產生彎曲，以2mm/min的速度加載。記錄位移1.0mm時膝屈曲角度及各參數受力值。
1.4統計學方法
采用SAS11.0統計學軟件對所得數據進行處理，計量資料進行方差分析，兩組間比較用t檢驗，計數資料比較采用x2檢驗，以P
2結果
2.1兩組患者加載位移1.0mm時膝屈曲角度及各參數受力比較
治療后，觀察組膝屈曲角度、髕腱拉力、股四頭肌拉力、髕股關節作用力均優于對照組，兩組比較差異具有統計學意義（P
2.2兩組患者治療后愈合情況比較
治療后，觀察組患者住院時間、愈合時間小于對照組，兩組比較差異具有統計學意義（P
2.3兩組患者治療后并發癥比較
觀察組總發生率小于對照組，兩組比較差異具有統計學意義（P
3討論
髕骨是人體內最大的杼骨，呈三角形的形狀。由于股四頭肌肌鍵分別附著于髕骨的上級和脛骨結節處，人體的所有活動都會對髕骨產生作用，因此，髕骨是人體最重要的關節之一。髕骨骨折會對患者的日常生活造成影響，若患者是髕骨骨折無移位或者移位較小的（小于0.02mm），可以采用非手術治療方法。其保守治療方法不需要手術，只需將石膏托固定膝關節，4～6周的伸直位固定后，即可卸下石膏托。但有研究表明，此方法不利于膝關節早期功能鍛煉，并且并發癥較多，不能達到預期的效果。髕骨是膝關節非常重要的組成部分之一，不僅能夠保護人體的膝關節，還能夠避免外力對股骨髁及股骨下端關節面所造成的損傷。有研究表明，髕骨還對股四頭肌的肌力有一定的增加作用。膝關節在半曲位時的穩定性，也是由于髕骨的車鏈作用。髕骨關節之間兩種運動方式，分別是自旋和滑移，這兩種自旋方式能夠增加人體膝關節的旋轉度。因此在治療時，要選擇正確有效的治療方法。
有研究表明，對于髕骨骨折研究的四種手術治療方法，其各有優點和缺點。克氏針張力帶是臨床上常用治療髕骨骨折的方法，但其達不到預期的效果，具有許多不足之處，克氏針針尾沒有埋沒在髕骨內，因此會刺激到患者的局部軟組織，使患者產生疼痛性滑囊炎，還會出現固定物送到，退針的情況。在膝關節伸屈活動中，克氏針和鋼絲會有相對的滑動，長期反復的滑動會導致鋼絲的斷裂，導致固定失效，不利于早期功能鍛煉和骨折愈合。有研究表明，空心拉力螺釘具備了松質骨加壓螺絲釘的力學特征，擰入的空心螺釘在通過患者的骨折線時，這樣的方法會對骨折斷端進行加壓，再用鋼絲從釘孔中穿過以8字形固定，對骨折起到了張力帶的作用。空心拉力螺釘的作用，再加上張力帶的雙重作用，能夠使患者的骨折斷端緊密結合在一起。空心拉力螺釘的質地堅硬，抗變形能力強，患者活動也不易斷裂。有研究表明，由于空心螺釘是埋于患者髕骨內的，這樣就能減少了釘頭和釘尾對局部軟組織的刺激作用，并且，對于骨質疏松患者，還能夠減少其松弛的并發癥。從生物力學測試能夠看出，空心拉力螺釘固定的治療，能夠有利于術后早期功能鍛煉和骨折愈合。可以在骨折愈合之前下床活動，能夠提高患者的生活質量。
