生物力学的研究方法范文
时间：2023-11-16 17:51:53
导语：如何才能写好一篇生物力学的研究方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
中学物理教学重视使学生了解、掌握一些自然科学研究方法,不仅对学生毕业后的学习和创造性的工作有益,而且对学好中学知识也有好处。因为学生的学习方法,实际就是在教师指导下探索、研究客观事物的方法。方法对,就学得好而快;方法不对,就要走弯路。
在中学物理教学中涉及的自然科学的一般研究方法,主要有观察、实验、抽象、理想化、比较、类比、假说、模型、数学方法等。我在此仅就其中一些从教学、教材角度谈些想法。
一、观察
“观察”通常是指人们考察处于自然状态下的事物,即在人们不对客观事物施加影响的情况下,对事物进行研究。在物理学的发展中,观察方法是很重要的,如牛顿力学是从观察天体运动中总结出来的,观察宇宙射线仍是研究高能粒子的重要方法。
学生的观察兴趣,最初是出于好奇,特别是年龄小的孩子,遇到新鲜东西、新奇现象舍不得走,要看个究竟,这种出于好奇的观察兴趣是不稳定的,只满足于表面了解。物理课应该把出于好奇的观察提高到有目的的观察。所谓有目的的观察,不只是有明确具体的观察对象和要求,更重要的是引导学生懂得观察是人类研究客观世界规律的和种基本方法,而且在观察中注意分析、比较,寻找各有关因素之间的联系。
教师应该注意使学生养成良好的观察素养。首先,观察要有客观性,对于观察中感知的各种资料,实事求是地对待。其次,观察要抓住主要的东西,抓住跟观察目的有关的方面,要有步骤、有次序,尽可能细致。科学的观察都要有详细的记录。物理教学中作为作业布置给学生的观察,最好也要求记录,培养记录的习惯和能力。记录要求真实、简明、具体,字数不要多,几十个字、一百多字或者列个表格填上数据就够了。
总之,教师应该培养学生成为乐于观察、善于观察的有心人,防止形成漫不经心、视而不见的草率作风。
二、实验
“实验”是人们根据研究的目的,利用仪器、设备,人为地控制或模拟自然现象,排除干扰,突出主要因素,在有利的条件下研究自然规律。
中学物理中的实验,根据不同的分类标准可分为演示实验和学生实验,定性实验和定量实验,探索性实验和验证性实验。中学的探索性实验,涉及的参数都不多,实验时一般是依次改变其中之一来考查它的影响,最后概括出反映各参数关系的规律。演示时学生了解这样的考查步骤,在观察中他们的思维便会处于更积极的状态,同时也懂得这种用实验来研究问题的方法。
物理学史上不少著名的实验,如卢瑟福粒子散射实验、查德威克发现中子的实验等,限于设备,目前一般中学不能演示,但在课本里还是写上了。课本这样做,除了考虑到它们是重要规律、理论基础,并且有助于发展思维,还考虑到可以使学生从这些具体实例中领会物理实验的一般方法。例如,每个实验都包括提出实验任务,确定实验方法并研究如何实现,对得到的实验资料进行逻辑加工得出结论等阶段;实验的每个阶段都跟理论紧密交织着,都要用已有的理论来指导;科学仪器能帮助人们克服感觉器官的局限,使感性认识更加客观、精细、准确,因而科学仪器的设计、使用对实验的成功起重要(有时甚至是决定性的)作用。
为了确定一条物理规律,教师通常只提出一个实验,因而可能使学生误认为一个实验就可以发现一条规律。教师应该向学生指出:任何一位实验科学家,在得出他最后的科学结论之前,都是采用过多种方法,做过几十次、几百次的实验,处理过浩繁的观测资料,经受过多次的失败和挫折;任何一项实验发现在得到公认之前,至少要为另一位研究者所重复证实;而事实常常是一个题目同时有许多人在独立研究,相继得到同样结论,或是一项实验发现一经发表,立即有许多人重复这个实验加以检验。在科学研究中,实验的每一步都离不开理论的指导(虽然从总体来看,实验是理论的基础),在中学的学生实验中也应该注意引导学生手脑并用,把实验跟理论紧密结合起来。这不仅只要求学生明确实验目的和结果跟所学理论的关系,懂得实验设计所论据的物理原理,而且实验过程中的每一项操作都应该联系已有知识考虑应该怎样作,而不是不动脑子机械地照书上写的去做,或者盲目地去试。对于高年级学生教师还可以引导他们运用已有的知识分析考虑误差的来源和减小办法。为了防止学生只动后不动脑,课本从初中第一册后半本起,在学生实验中学再具体列出实验步骤,而把实验目的、原理、器材、步骤综合起来叙述,要求学生预习,自己安排实验步骤。
三、类比、假说、模型
“类比”是根据两个事物在某些方面的相同,推论它们在其它方面也可能相同。“类比”与“比喻”不同。“比喻”是用某些有类似点的事物来比拟想要说的某一事物,它是一种重要的修辞方法,目的在于使人们对所要说的事物获得生动鲜明而深刻的印象。“类比”是一种重要的逻辑推理方法,目的在于使人们认识新的事物。人们总是在已有知识的基础上去认识新事物,即把新事物与熟悉的事物加以比较,当发现新事物的某些属性跟熟悉的某事物的某些属性桢或相似,就往往用类比的方法,推测它们的另外某些属性也相同或相似。
惠更斯根据光也像声波那样能发生反射、折射,而推论光也是一种波动,提出了光的波动论。德布罗意根据光的波粒二象性而推论微观粒子也具有波动性,提出了物质波的概念。这些都是物理学史上应用类比方法提出假说的实例。
在物理课中,把电场拿来跟重力场类比,把电流拿来跟水流类比,是常用的教学方法。
在物理学研究中,常常把假说、理论形成物理模型来加以探讨。一个好的物理模型,不但便于直观、形象地想象、假说,而且可以简化从已知事实预见新事实的过程。
除了上面谈到的这些研究方法外,数学方法也是中学物理课中应使学生得到训练的重要方法。因涉及的问题比较多,需要专门讨论。
参考文献:
篇2
关键词：物理教学；生活物理现象；教学方法
随着教学改革的不断深入，高中物理课堂教学逐渐走上改革的道路，教学方法逐渐发生了质的变化，更加注重联系生活实际的有效教学。主要是因为物理现象来源于现实生活，与其有着某种紧密的联系。教师要多角度实现现实生活与物理教学的有机融合，围绕教材内容，根据学生各方面的特点，优化课堂教学方法，不断强化学生的物理学习效果，使其积极、主动地参与到课堂教学中。以此促使新时期高中物理教学更好地践行素质教育提出的客观要求，提高课堂教学的有效性。其有效性主要表现在以下三个方面：
一、有利于激发学生学习物理的兴趣
就高中物理教材而言，其中很多物理现象都来自现实生活。在生活中物理现象的作用下，能够把物理教材中抽象、难懂的物理知识转化为现实生活中易于理解的相关物理现象，引导学生观察生活中的物理现象，激发他们学习新课题的兴趣，激发他们的求知欲望、探索欲望，掌握科学的学习方法。为此，在课堂教学中，教师要围绕章节内容，创设良好的教学情境，积极引导学生发现自己身边的物理现象，根据学生对新知识点的掌握情况，合理安排一些课后作业。以“弹力”为例，在学习该章节知识后，教师可以让学生课后去寻找生活中和“弹力”相关的物理现象，并在下节物理课堂上，分享给班上的其他同学，不断增加物理课堂教学的趣味性、生动性。此外，在讲解物理现象成因的时候，教师也可以借助生活中相关的物理现象，使其和物理课堂有机融合，并向学生演示物理现象的全过程，并借助多媒体向学生解释该物体的现象，强化学生对章节知识的印象，准确把握物理现象与现实生活之间的联系。需要注意的是：在上课之前，教师要让学生准备好新课题学习需要的物理素材，并积极引导学生参与到该物理现象演示的全过程中。
二、有利于培养学生抓住生活现象并联系物理科学知识
在生活中物理现象的作用下，学生能够逐渐意识到物理学科和日常生活紧密相连，学会利用已学的物质知识去解释生活中遇到的物理现象，把知识学“活”，并内化为自己的知识。为此，在高中物理教学中，教师要注重理论与实践的紧密联系，为学生创造生活化的教学情境，使其逐渐意识到学习物理学科的重要性。就“生活化教育”而言，即生活中有物理，物理课堂教学中也有生活的影子。在课堂教学中，教师要根据学生已掌握的理论知识，他们的兴趣爱好、个性特征等，选取他们熟悉而感兴趣的素材，以此为切入点，引出新课题。以“自由落体运动”为例，学生必须正确理解加速度、重力之间的关系。对于这方面，有着这样的生活常识：如果铁块和羽毛从相同高度落下，铁块会比羽毛先着地。针对这一现象，教师可以引导学生进一步思考，利用已学知识分析铁块先着地的原因。还可以根据该问题，进一步创设相关的问题情境，比如，如果是铁钉和小棉球从同一高度落下，还会是铁钉先着地吗？借助生活中的教育资源，合理设置问题情境，能够迅速激发学生学习的兴趣，迅速融入新课题的学习中，思考相关的问题。
三、有利于培养学生的实践素养，进而固化为物理思维
在物理课堂教学中，生活中各种物理现象的应用是非常重要的，在验证生活中物理现象的同时，也能帮助学生了解物理学科和现实生活之间的联系，帮助他们逐渐养成良好的学习习惯，培养他们的实践素养与物理思维。由于长期受应试教育的影响，我国高中生大都不具备较强的发现、探究物理现象的能力，不具备物理思维、发散思维。针对这方面，教师要巧妙地引出生活中的各种物理现象，积极引导学生探讨，培养他们分析、解决问题的能力。以“弹力”为例，在该章节教学中，教师可以把生活中孩子玩耍的皮球作为素材，巧妙地引出新课题，向学生讲解“弹力”的定义。在学生留下直观印象后，教师要进一步引导学生展开讨论，利用生活中常见的道具演示相关的实验，进一步探讨弹力有着怎样的性质。在此过程中，教师还可以合理划分学习小组，引导他们积极讨论，通过亲自操作，解决教师提出的相关问题，不断开拓学生的创新思维，提高他们自主研究的能力，为他们的科学素养提供有力的保障。
总而言之，在高中物理课堂教学中，实现生活现象、课堂教学的有机融合至关重要，能够在一定程度上优化传统教学模式，把课堂还给学生，使其成为整个课堂教学的中心，积极、主动地参与到课堂教学中，注重理论与实践的紧密联系，以生活现象为切入点，积极引导学生观察生活，并运用所学的知识点去解释生活中的物理现象，打破思维定式，培养他们的发散思维、理性思维，不断提高其实践能力，为进入更高阶段的学习做好铺垫。
参考文献：
篇3
摘要 根据篮球球运动专项力学特点，结合运动生物力学研究的现状、发展趋势、以及篮球运动教学发展的实际需求，对运动生物力学在篮球运动教学中应用和发展趋势进行分析。希望运动生物力学与篮球运动的特点紧密结合，更好地为篮球教学提供帮助。
关键词 运动生物力学 篮球运动 教学 应用分析
近年来，篮球运动受NBA和CBA的影响，很受学生的欢迎，大家都愿意参与这种集体带有趣味的运动。可在教学中可以看到一些学生由于身体的先天条件，动作做起来比较难受，不合理。怎样帮助每个孩子都能掌握这门技术。我想通过运动生物力学的原理去分析学生的特点，通过分析给他们制定不同的水准，不能集体都按统一的标准，这样会使学生感到篮球运动的艰难，我们降低难度就是要使不同的学生体验到成功的乐趣，因材施教使学生在快乐中学习。如何做到这些，我们就要借助于科技的力量和手段，更加全面地、深刻地认识篮球运动的规律。更好的在教学中利用为学生服务。
一、运动生物力学在篮球运动中的应用领域分析
从运动生物力学角度来看，篮球运动要求人体上下肢的协调配合，很好的应用人的手部动作去接球，做蹬地加速的动作，如何在这个过程中做到合理就必须了解学生的生理结构，肌肉力量的相互作用。什么角度的运动适合此阶段性的学习。用多大力能满足他们的可接受的力量范围，针对不同的学生应该采用不同的方法手段加强学生的学习，切不可让学生做过多大于自己身体不能做的力量训练。帮助他们在自己合理的技术动作内做到自己最适合的动作。对于动作的要求不可统一要求，要区别对待，这样一方面可以鼓励学生很好的练习；另一方面要使学生不断进取不至于伤害学生的自尊心。在场地器材方面要对学生认真讲解。使他们真正认识到自己的力是如何传导的，如何在正确的用力前提下做到做好的自己。
二、运动生物力学研究方法在篮球运动中的应用分析
（一）运动生物力学研究方法分类
按研究方法划分，运动生物力学应用在篮球运动中的研究大体可分为两类：一是力学理论研究方法，二是实验研究方法。两者相辅相成，相互统一，应当紧密结合，才能使运动生物力学更好地在运动实践中应用[1]。这就要求在实践当中很好的将二者紧密结合共同应用到学科领域当中。
（二）运动生物力学的力学理论研究方法在篮球运动项目中的应用分析
该研究方法因为是通过模拟手段对人体运动仿真，一般包括五个步骤：1.确定运动特征，建立目标函数；2.选择模型确定刚体的自由度；3.建立动力学模型；4.实测已知数据并求解；5.根据求解结果解释运动规律，这一步骤是将求得的数学规律化为体育运动语言对运动技术进行合理的指导[ 2]。根据此研究方法，可以对篮球中许多问题进行研究。如对于篮球运动中学生的伤病的研究，有助于对学生在篮球运动中的损伤认识和预防。可以利用力学理论研究的方法对关节力和力矩进行推算。这实际上是为人体的运动给予科学化得定量，通过科学实验找出人体运动的范围和幅度，为更好的人类发掘自身的潜能和动作的量化提供参考依据。
（三）运动生物力学的实验研究方法在篮球运动中的应用分析
由于动力学研究方法与运动学测试在篮球运动项目中运用的较少，所用到的生物力学仪器不多。因此运动生物力学的实验研究方法在篮球运动项目中有极大的发展空间。
1.常用的生物力学仪器将在篮球项目中的广泛应用
许多已经在其他专项中运用较为广泛的生物力学仪器在篮球运动项目中尚未广泛使用。比如，肌电仪，脚垫受力分析鞋垫。脚垫受力分析可以反映地面对人体的反作用力。运动员投球的力最终是通过人体蹬地面，同时地面给人体的反作用力而实的。通过在运动员的鞋子里放上受力分析鞋垫，可以得出在移动过程中，脚底压力的分布图，可以为篮球运动员鞋子的设计提供参数。通过肌电仪可对完成某动作所参与的肌肉活动的强度和时间进行描述，确定主要的参与肌群。这样学生就可以很清楚地知道完成某动作的肌肉用力顺序是什么，哪些是主动肌，哪些是被动肌，可为力量训练提供参考。
2.多机同步测试的研究
多机同步测试研究是运动生物力学研究的发展趋势。对于篮球这项精密的运动，以往的研究多是从一维的视角来进行的，对篮球运动的生物力学的研究应朝着多维的研究视角发展。比如，将摄像系统和测力台系统同步的测试方法，综合运动学和动力学的数据对篮球运动进行更加深入、全面的研究与分析。
3.开发篮球专项化、反馈快速化的运动技术测试仪器
近年来随着其他运动项目运动学、动力学、测试仪器的质量、功能、效率不断提高，某些运动项目专用的测试仪器不断出现。其它专项的研究可为篮球专项化的测试仪器提供借鉴。随着科学技术的迅速发展，加速度传感器的体积和质量都可以做到非常小，精度可以达到很高，此仪器可以实时监控篮球鞋的速度、加速度和角速度，并可据此推算篮球鞋不同部位的受力情况，以及脚蹬地的初速度。而对篮球鞋运动情况的所做的研究较少。如果这些设想可以实现的话，将丰富这方面的研究可以防止运动者教学脚部的受伤的情况。为更好的教学服务提供保障。防止学生在运动中受伤的概率。
（四）力学理论研究方法和实验研究方法紧密结合
理论力学理论研究方法和实验研究的方法紧密结合对篮球运动进行运动生物力学的研究，将有助于从不同层面和角度更好的认识篮球运动规律，进而可使运动生物力学更好地为篮球实践服务，是运动生物力学在篮球运动中应用的发展趋势。力学理论研究方法必须辅之实验和经验，才能使它在实际应用方面的作用得以发挥，力学理论方法与实验测试方法两者应当紧密结合。前者提供了运动普遍规律，对分析有理论指导意义，后者是理论研究与实际是具体应用的桥梁，能使研究更好地为运动实际服务。实验方法和力学理论研究共同发展、相辅相成，使运动生物力学学科渐趋深入完善。
三、结束语
篮球运动教学的动作技术诊断，力学研究，学生肌肉、骨骼力学特性的研究，将有助于篮球专项测试仪器的开发，篮球运动员损伤机理和预防的研究等领域需要利用运动生物力学在篮球专项中进行全方位的研究。这样有助于在实际中解决一些教学中的学生容易受伤的难题，将生物力学的有关原理服务于学生的课堂，用科学的方法指导学生篮球训练与比赛，更好的预防学生在不同情况下的运动损失与治疗。
参考文献：
[1] 王向东，刘学贞，等.运动生物力学方法学研究现状及发展趋势[J].中国体育科技.2003（2）：15-18.
[2] 忻鼎亮.运动生物力学的力学理论研究方法[J].体育科学.1994（4）：37-40.
篇4
摘 要 运动生物力学是研究体育运动中人体的机械运动规律及其应用的科学。文章通过对运动生物力学在体育教学中的运用分析，尤其是在技术教学中运用的阐述，证明了运动生物力学在技术教学中的重要性，对提高学生掌握运动技术动作和教学效果有着积极的意义。
关键词 运动生物力学 体育教学 技术教学
运动生物力学是一门理论与实践密切结合的应用科学，研究人体运动时的力学规律以及运动状态改变的原因，它直接为提高运动员运动技术水平和增强人类的体质服务。作为一门实践性极强的应用学科，体育教师如果能够运用运动生物力学的原理对学生的运动技术动作进行正确评价和传授，便可以使学生的技术动作更合理、更有效，所以在体育教学中已受到众多体育教师的重视和应用。
一、运动生物力学在体育教学中的地位
任何一项身体练习都由一定的动作及动作体系构成，而完成每个动作及整套动作都存在着最适合、最合理的运动技术。合理的运动技术以运动生物力学理论为依据，并富含运动生物力学原理。而运动生物力学又以其分析科学性、结构合理性为体育技术教学提供理论和方法上的指导，通过对形形体育动作千差万别以及引起这些差别原因的分析、探讨获得良好技术的各种力学条件，从而使学生更完善地认识、学习和合理掌握运动技术动作。
要想使学生迅速并正确的掌握技术动作，不仅需要教师正确的讲解和示范，而且需要合理的练习方法。技术教学中由于学生个体身体素质和能力的差异，表现在完成技术动作时或多或少地在各个环节上存在这样或那样的技术问题，教师如能及时向学生传授有关生物力学原理，往往能收到事半功倍的教学效果，这种效果对于具有良好物理学基础的大学生尤为显著。
二、运动生物力学与技术动作的关系
运动生物力学是研究体育运动中人体及器械运动规律及与其他运动形式相互转化规律的一门科学，它以经典力学的理论和方法为主要工具，研究体育运动中的各种力学现象。
人体在从事体育运动时，技术动作是千变万化的，各种动作形式差别很大，包括运动的空间、时间、速度、加速度等方面。空间特征表明运动发生什么地方和运动路程的几何形状，时间、速度和加速度的特征对揭示人体运动的性质是比较重要的，特别是技术性强的运动项目如体操、跳水、田径中的田赛等，对运动员的各方面都提出了极高的要求。运动员完成技术动作是否合理、是否规范、是否发挥其特点，也就是在运动中发挥人体最有效、最经济所作的功，都是运动生物力学的一种表现。所以训练时，如果教练员能掌握这门知识，运用运动生物力学原理，合理分析和建立运动员的技术动作，就会少走弯路，缩短技术动作定型的时间，并找到评价运动员技术优劣的标准，从而更快的提高运动员技术水平和专项运动成绩。
三、运动生物力学对体育技术教学的影响
在技术教学中，及时而有针对性地向学生传授运动生物力学原理，往往能引起学生对学习和掌握运动技术的兴趣，并使复杂的技术问题简单化，从而有利于学生及时纠正自己的错误动作，并防止由于错误动作而带来的运动损伤。
（一）提高学生学习运动技术的兴趣
新的运动技术取代旧的运动技术或高级运动技术取代低级运动技术，缘于新技术、高技术比旧技术更科学、更合理，并且更符合人体运动特点。因此，新技术总能吸引更多的人去研究和学习。在体育技术教学中，如何引起学生对新技术的兴趣是学习的第一动力。比如，我们说背跃式跳高比俯卧式跳高先进，主要是背越式更趋于自然的起跳姿势，摆动腿的屈曲上摆由于转动惯量小，因而比直腿上摆快。因此，背越式是小缓冲的垂直起跳，使起跳的爆发力有可能直接通过人体重心，最后，背越式所形成的背弓过杆，有可能使人体重心远离身体，从而实现身体重心从横杆下面通过的情景，对于同一跳跃能力的人可能提高横杆的高度。如此，通过对技术动作的分析，以及成绩的进步，就会使学生对背越式跳高技术产生浓厚的兴趣，提高勇于实践的欲望，从而在技术教学上就会主动、积极地参与并思考、体会技术细节，进而缩短掌握技术动作地时数，有利于提高技术教学效果。
（二）使复杂的动作技术简单化
在我们以往的教学中，当教师对某一项较为复杂的技术过程讲解时，学生常会因为技术太复杂而影响学习，但如果教师能用适当的力学知识加以分析，往往能使学生“顿悟”，从而激发学生的学习积极性。如：排球飘球是一项较复杂的技术动作，且飘球形成的力学原因也极为复杂，但根据“飘球不转”、“转球不飘”的力学现象，我们只要在击球过程中，保证打击力通过球心，即没有形成使球转动的打击力矩，便为飘球的产生创造了条件。如此讲授，复杂的技术问题简单化了，学生学习发飘球也会格外认真，能极快又好地掌握飘球技术动作，教学效果明显。同样，对足球“香蕉球”也是大学生足球爱好者非常向往的，如果我们在踢球的实施过程中，能保证给球施加极大的偏心力，便可能使足球在向前飞的过程中，因为偏心力使足球高速转动，从而使球体相对应的两侧形成压强差，进而使足球划出香蕉状的弧线轨迹。因此，对复杂的技术动作稍加力学分析，便可使复杂问题简单化，便于学生理解并提高教学效果。
（三）诊断并改进动作技术问题
技术诊断工作在国际上非常普及，许多体育强国都在他们的训练基地装备了生物力学测试仪器，经常性进行技术改进工作并取得了显著的成绩。在我国这一工作正在开展，生物力学技术诊断逐渐成为教练员和运动员科学训练的得力工具，也为体育教师对学生进行动作技术教学提供了科学依据。
运用运动力学的基本原理对技术动作的简单力学分析，可以诊断技术上存在的力学问题，从而对症下药，改进技术，便会收到良好的效果。如：用皮尺、秒表可以测得某学生某次推铅球的远度S，铅球出手高度H和铅球在空中的飞行时间T，用适当的运动学公式可以方便的求得铅球出手速度V和出手角度θ。在一定的出手速度V和出手高度H时存在着某一最佳出手角度θ′，比较实际出手角度θ和最佳出手角度θ′，便可诊断出手角度的合理性，从而指导教学、训练乃至比赛，并提高铅球成绩。
但在运用运动生物力学原理对学生进行动作技术指导的过程中，体育教师应重视学生的个体特点。运动技术的生物力学原理只是从生物力学角度反映了各项动作技术带有共性的普遍规律，而每个学生的身体形态和身体素质不同，因此在动作技术教学过程中，体育教师应经过实践逐步了解每个学生个人身体、素质及心理特点，实施有针对性的教学，这是运用运动生物力学动作技术原理指导体育技术教学的生命力所在。
（四）建立动作技术模式，提高教学效果
结合体育技术教学的需要，将学生按不同水平、不同技术特点分组，选择若干要素，运用生物力学测试方法，获取动作技术数据，经统计学处理，再运用运动生物力学原理分析，找出动作技术的一般规律和完成某个动作技术的合理方法，建立起正确的动作技术模式，并将其运用于一般专项运动训练和体育教学，这将会有利于专项技术和教学水平的提高。
（五）减少运动损伤的概率
合理的运动技术首先应符合人体解剖的结构特征，其次应符合力学原理。由于学生在学习运动技术中常形成一些多余动作乃至错误动作，违反了运动力学原理，从而可能导致运动损伤的出现。如：在掷标枪时，有的学生会出现屈肘或肘低于肩的错误动作，从而给肘关节造成扭转负荷，超出关节周围肌肉群的承受阈，进而使肘关节内侧肌肉等软组织损伤。因此，教学前，教师应对肘关节的结构以及力学负荷加以必要的力学分析，使学生明确合理的动作技术的基本要素，从而避免或减少运动损伤。
四、小结
体育教学不仅是一个学科，更是一门科学。其中的分支——运动生物力学在我们的体育训练和教学工作中更是起着重要的作用，它在体育技术教学中的独特地位，是什么都无法代替的。因为我们参与的每一个技术动作无不可以从力学的角度去分析研究，所以在体育技术教学中不但要知其然，更要知其所以然，只有这样以才可以改进教学水平，提高教学质量，让学生受益，让体育老师教学相长，提高自我、完善自我。
参考文献：
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[3] 马辉，马雪莲等.将运动生物力学融入高校体育教育实践的研究[J].中国成人教育.2009（16）：133-134.
篇5
关键词：汽车；被动安全性；碰撞；生物力学；假人
中图分类号：U460
文献标识码：A
文章编号：1009-2374（2012）25-0096-03
1 概述
汽车的行驶安全性包括主动安全性和被动安全性。主动安全性是指汽车本身防止或减少道路交通事故发生的性能；而被动安全性则是指交通事故发生后，汽车本身减轻人员伤害和货物损失的能力。汽车被动安全性又分为汽车内部被动安全性（减轻车内乘员受伤和货物受损）以及外部被动安全性（减轻对事故所涉及的其他人员和车辆的损害）。
汽车被动安全性主要包括车身结构抗撞性、碰撞生物力学、乘员约束系统三方面。人体组织在碰撞过程中所包含的有关力学称为碰撞生物力学，它是汽车被动安全技术开展及人体防护研究的重要基础，主要目的是了解伤害机理，定量描述人体生物力学响应，开发与人体生物力学特性相似的碰撞实验假人，用以精确评价人体损伤并开发保护系统。
2 碰撞生物力学的研究内容
碰撞生物力学主要研究人体各部位在不同形式碰撞中的伤害机理、对碰撞载荷的机械响应特性及伤害极限等。
2.1 正面碰撞中人体的伤害
在所有汽车交通事故中，与碰撞有关的事故占90%以上，汽车发生正面碰撞（包括斜碰）的概率在40%左右。在日本，由正面碰撞（包括斜碰）所造成的死亡人数更是占到了总死亡人数的71.6%。在正面碰撞过程中，人体头部主要是在自身惯性力作用下与方向盘或仪表盘等车内介质的激烈碰撞中造成的严重损伤，如颅骨破裂或颅内出血等症状；颈部在惯性载荷作用下，由于过度向前弯曲或向后拉伸造成损伤；胸腹部由于与安全带接触，安全带的勒紧力以及由自身惯性而导致的与方向盘等外物的钝性冲击力是造成胸腹部损伤的主要原因，一般会导致胸骨、肋骨断裂，胸腹内出血等症状；下肢的损伤主要是由膝关节及腿部与仪表盘下端的猛烈撞击，产生超过腿部生理限度的弯曲应力和张应力而造成的。
大量交通事故的统计数据表明，相对于乘员的其他身体部位而言，头部、胸部、腹部的伤害是正面碰撞发生时最主要的伤害形式，同时也是造成死亡事故频率最高的三个部位。
2.2 人体伤害评价方法
人体伤害评价可分为伤害分级和伤害定量测量两类。
伤害分级是从解剖学的角度评价说明受伤位置、伤害类型和相应的伤害严重程度。在交通事故调查中确认乘员伤害程度，主要有以下几种伤害分级方法：简略伤害分级（AIS）、最大伤害分级（MAIS）、严重伤害分级（ISS）、乘员伤害分级（OIS）和致残损伤分级（IIS）。目前被普遍使用的是由美国汽车医学协会（AAAM）提出的简略伤害分级（AIS），AIS将伤害水平从“没有伤害”到“最大伤害”依次分为0～9级，用来衡量对生命的危险性，很适合交通事故中人员伤害程度的确认。
伤害定量测量是在实验室碰撞试验中，通过测定碰撞假人的动力学响应（加速度、力、位移等）计算出伤害指标，用以定量地评价人体在碰撞过程中的安全性。通常使用的如头部伤害指标HIC、胸部3ms加速度、胸部压缩量、粘性伤害指标VC、小腿骨指标TI等。
2.3 人体各部位的伤害指标
2.3.1 头部伤害指标。1960年，美国韦恩州立大学的Lissner提出了直线加速度下头部耐冲击性的韦恩州伤害标准WSTC曲线，后由Patrick做了修正。在此基础上又提出较为完备的头部伤害标准HIC（Head Injury Criterion），HIC采用下式
计算：
式中：—碰撞过程中的任意时刻；—相对于
，HIC达到最大值时刻；a—头部质心加速度（g）。
HIC评价指标已被各国的法规广泛采用。为了使用方便，最大间隔时间（t2－t1）定为36ms，但由于这个时间间隔大大影响着HIC的计算，后又被建议减少至15ms。
2.3.2 胸部伤害指标。对于胸部伤害情况的评价，通常用胸部压缩量来表明胸部骨折的情况或将作用在上胸部重心处的时间为3ms的线性加速度值作为衡量人胸部受伤的严重程度。Kroell等人在前碰死尸试验的基础上提出胸部挤压指标C，在此基础上，Lau和Viano通过对活体动物试验提出了粘性指标VC（Viscous Criterion），反映了速度变化对胸部损伤的影响。
2.3.3 腿部伤害指标。对于大腿的伤害，在各国的法规中普遍采用大腿所受的轴向力来评价。
2.4 正面碰撞中人体的伤害极限
人体的伤害极限（耐受度）定义为人体或人体某一部位对于一个特定的伤害等级所能承受的载荷大小。美国和欧洲根据由实验假人测得的各种伤害指标出台了相应的政府法规来设定对约束系统的性能要求，加强对乘员的保护。我国也参照欧美法规在1999年颁布了相应标准。
3 碰撞生物力学研究方法
碰撞生物力学的研究方法主要有三种，即生物模
型研究方法、机械模型研究方法和数学模型研究方法。
3.1 生物模型方法
生物模型方法主要是指用生物实体来研究人体损伤机理和确定耐受极限，既可用人体试验也可用动物试验来实现。在早期的研究中，科学家最初用活体动物（猴、猪等）作为实验品，但由于它们与人体相差很大，所获得的数据不能让人满意。人体死尸虽然是理想的实验品，但由于其伤害忍受极限及生物力学响应方面的特性随年龄和性别的变化较大，不易形成统一的标准。在低速或危险性不大的情况下，也有通过志愿者进行实验得到更为真实的实验数据。
3.2 机械模型方法
篇6
关键词：教学改革；生物力学；医学院校
生物力学课程具有医工结合的特色，是首都医科大学的特色专业基础课，也是各医科院校多专业的必修课或选修课。课程的基本教学目的是让学生了解生物力学方面的研究概况，掌握基本概念和原理，初步培养一定的科研素质，一方面拓展学生的知识面，掌握一定的交叉学科知识，开阔思路，另一方面也是今后专业发展的必备基础。
但由于课程内容涉及面广，交叉性知识多，不同专业学生基础背景各异，加之课程学时有限，因此在有限的时间内让学生高效的了解、掌握、熟悉尽可能丰富的内容，是一件不易的事情，必须在教学方法和课程内容设置上做出有效恰当的设计与改革，合理运用现代化教学手段，充分调动学生的学习主动性和学习兴趣， 发挥主观能动性， 达到培养学生的创新意识， 科研能力和综合素质综合提高的目的。
因此，在教学大纲指导下，在不改变课程基本设置的前提下，对生物力学课程的教学方法做出恰当有效的设计与改革是提高教学质量，调动学生学习主动性的唯一途径。
1 教学内容的改革
生物力学课程在国内本科教育阶段开展较晚，在医学院校更是凤毛麟角，首都医科大学属于较早的开课单位，起初作为生物医学工程专业的必修考查课出现，而后在康复治疗学专业，7年制口腔专业，各专业研究生中相继开设，并且目前对于7年制口腔专业已经变为一门必修考试课程。课程本身的特点以及授课对象使得本门课程不存在一本放之四海皆准的合适教材，前期只能提供给学生参考书，2005年我们教研室自编了一本讲义"生物力学基础"，涵盖的内容比较多，经过两轮课程教学实验发现，该教材偏难了点，虽然不同专业学生可以有选择的选讲，但还不是太适合，因此教学内容上也需要进行改革。
各专业绪论部分均由知识面广的老教授讲解，多年的教学经验和渊博的知识结构，可以拓展学生的视野，带动学习的兴趣。
1.1生物医学工程专业 历年的教学效果来看，针对生物医学工程专业的学生，由于今后的从业道路很少从事生物力学相关研究工作的，因此他们觉得这门课程对于他们是一门副科，没有多大的实用价值，所以重视度不够，态度和学习的积极性也不太高，内容的理解不是很透彻。由于他们数学基础相对不错，所以理论部分适当增加了深度，锻炼其逻辑思维能力，拓展知识面，广而不深，专题研究性的报告内容增加，结合医院设备科的需要展示生物力学的应用。
实验部分课时12学时，开设综合设计性实验2～3个，要求学生独立完成至少2个，从实验的准备、实施、分析、善后等要求学生自己操作，培养学生的动手能力。
1.2康复治疗学专业 本专业学生缺少高等数学，线性代数等数学背景知识，因此删减浅化了数学基础繁杂的公式，只给出基本概念性的内容，加大了应用性知识的讲授，如增加了上下肢康复辅具的设计，步态分析的具体事例等，同时额外增加了课外实习参观环节，以弥补缺乏实验的不足。
1.3 7年制口腔专业 对7年制口腔专业，理论要求掌握程度稍高于康复治疗学专业，稍低于生物医学工程专业，口腔力学部分结合临例分门别类内容丰富，同时由于他们还未接触临床，所以还要区别于口腔专业的研究生。而对于研究生，简化基础知识的讲解，分专题来讲：比如，膝关节相关生物力学研究、步态分析的临床应用、青光眼的研究现状等。
在首都医科大学本课程是唯一对7年制口腔专业的必修考试课，足见本课程对此专业的重要性，将来的应用性很强，所以需要涉及口腔专业的方方面面内容。
2 教学方法的改革
以提高教学效果为目的，创新教学方法。启发式，提问式、讨论式、情景模拟式等教学方法综合使用，激发学生学习兴趣，培养学生理论联系实际的能力和创造性思维。打破传统的以教师教授为主的单向教学体系，即"填鸭式教学方法"，建立教师和学生、学生和学生知识反馈交流系统。
在一定的基础知识介绍完之后，以教师为主导组织教学过程，突出学生的主体，启发学生积极思维，进行延伸思考；在课堂上直接提问进行回答，回顾已学知识或者运用某一知识点可解决什么临床问题？尽可能的发挥学生的合理想象力；同时在部分章节设置了讨论主题，如评价一种骨折固定方式好坏的标准？不拘泥于一二三的条框，可以设定自己是1个骨折患者，你会从哪些方面去考虑对自己的治疗等等。最后一次课是分组专题汇报，围绕课程内容自行选题，查阅资料，制作PPT进行汇报，同组随机选择1人代表本组汇报，成绩算作本组的成绩，其他组成员可以随时提问，同组任何成员可以补充，这样不但增加了大家的知识面，同时培养了团队精神，还使得每个人都需要认真参与，否则将会影响本组的整体成绩。在学生解释不太清楚的地方老师来补充，在提高了学生的同时也使老师增长了知识，需要不断拓展自己的知识面，经过2～3轮课程的教学，会大大丰富知识结构。
同时，生物医学工程专业的生物力学课程申请批准了双语建设项目，因此加大了双语教学的力度，同时在网络上建立了和学生互动的平台，学生可以随时在网上和老师交流。
3 考核方式的改革
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关键词 高尔夫 挥杆 生物力学
高尔夫球运动是一项以球杆击球入洞的体育运动，被公认为世界上可接触时间最长、温和而智能的运动。高尔夫球曾作为正式的比赛项目参加了1900年和1904年两届奥运会，1904年之后由于场地和水质标准的限制，高尔夫球退出了奥运会的赛场。2009年国际奥委会宣布高尔夫球将作为正式的比赛项目回归2016年里约热内卢奥运会，高尔夫回归奥运会的决议无疑是对高尔夫球运动在全球发展的一次巨大的推动。挥杆技术是高尔夫球的基本动作，技术水平高低决定成败，因此运用运动生物力学研究高尔夫球的挥杆技术将成为国内外科研的重点之一。
一、高尔夫球挥杆技术运动生物力学研究现状
国外学者利用红外线捕捉、高速摄像等采集到的运动学数据进行分析，做成高尔夫自动分析软件、模拟软件，使技术动作得到极大的改进。我国对高尔夫球挥杆技术研究起步较晚。
（一）高尔夫球挥杆技术生物学分析
肌电是生物学研究的重要手段，肌电图能够分析人体完成运动动作时肌肉参与活动的强度、参与工作时间的顺序及相互协作的关系。刘新明通过肌电测试仪和环节受力分析法进行实验，对全挥杆技术动作肌肉工作特征进行了比较，得出全挥杆动作肌肉最大用力时刻的出现晚于击球时刻。
（二）高尔夫球挥杆技术运动学分析
国内对高尔夫挥杆技术运动学分析较为常用的是APAS艾利尔运动技术分析软件及DLT生物力学三维录像分析方法。张吾龙等[1]对我国高尔夫职业选手张连伟短推技术进行了分析，得出挥杆是由肩膀与两臂做动作，上杆轨迹略带弧度，下杆时击球加速，左手引导下杆动作，右手在后辅助向前推。阮哲[3]通过对梁文冲等四名国际优秀高尔夫选手的挥杆技术的三维录像和解析，得出挥杆过程中髋关节率先启动与加速，并引导肩部迅速向旗杆方向加速直至击球瞬间，上肢关节完成类似鞭打动作击球。车旭升等[6]对不同水平的高尔夫球员的木杆挥杆技术动作进行分析，得出高水平高尔夫球运动员的上、下杆挥杆节奏用时比例接近于80：20，击球瞬间高水平球员的身体重心都非常接近原点。孙胜[5]运用三维技术动作分析系统对职业男子高尔夫运动员的推杆技术动作进行了研究，进而揭示推杆头部在时间和空间上整个动作没有像钟摆一样摆动，但像钟摆一样有节奏的摆动推杆的训练会有很大帮助。李淑媛等[9]对男子高尔夫运动员全挥一号木杆技术动作进行信息采集、量化分析：以最大杆头线速度高低划分组别，得出各组上杆阶段用时都在1s左右；下杆阶段高速组比低速组用时更短；高速组上杆过程中，保持右膝关节角基本不变，而低速组则呈现增大趋势；高速组躯干角由瞄球准备到击球几乎保持不变。毛建勋[8]利用二维摄像法和人体录像解析系统对一名高尔夫教练挥杆动作进行了正面的定点拍摄，对所得运动参数进行量化与分析，得出挥杆时要放松肌肉，挥杆时肩部以及挥臂的力量要与转体的力量保持平衡状态；下杆击球时手腕的力量要保留到最后再进行释放。
（三）高尔夫球挥杆技术动力学分析
目前应用于动力学参数的测量手段主要有三维测力台。叶强等[4]对技术定型期球手进行试验，得出上杆初期、后期和下杆初期时间比为7：6：3，通过使用压力板观测击球过程中重量转移的变化，得出杆顶点时刻双足维持均衡，身体扭转相对更充分。
（四）高尔夫挥杆技术运动生物力学理论分析
李睿[2]用运动生物力学的碰撞理论和鞭打原理纠正了挥杆击球中的技术错误，得出高尔夫球的击打特点：击球时杆头速度越大，给予球的初速度越大。挥杆时手臂摆动若要兼具“环绕”的力量和“鞭抽”的力量。
二、趋向预测
随着高尔夫球运动技术研究工作的进展，将运动生物力学的方法手段同现代科技手段结合，采用多机同步测试、录像视频分析系统进行适时的监控和反馈技术动作的研究将会越来越多。可以预见的是，对高尔夫球运动发展的研究将达到一个前所未有的高度。
参考文献：
[1] 张吾龙，陈观云.我国高尔夫职业选手张连伟短推技术的运动学分析[J].武汉体育学院学报.2006.40（3）.
[2] 李睿.高尔夫挥杆技术常见错误分析[J].长治学院学报.2008.25（2）.
[3] 阮哲.世界高水平高尔夫运动员挥杆动作中肩髋关节生物力学分析[J].北京体育大学学报.2010.33（11）.
[4] 叶强，曹全军.高尔夫球挥杆击球过程中重量转移的足底压力分析[J].南京体育学院学报（自然科学版）.2012.11（5）.
[5] 孙胜.职业高尔夫球运动员推杆技术动作的运动学分析[J].中国体育科技.2012.48（1）.
[6] 车旭升，金春光.高尔夫木杆挥杆技术动作的运动力学分析[J].河北体育学院学报.2012.26（4）.
[7] 叶强，曹全军.高尔夫球挥杆击球过程中重量转移的足底压力分析[J].南京体育学院学报（自然科学版）.2012.11（5）.
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【摘要】 目的 观察辛伐他汀对骨质疏松大鼠骨代谢和股骨生物力学的影响。 方法 将SD大鼠随机分成假手术组(SHAM)、卵巢切除组(OVX)、卵巢切除加辛伐他汀组(OVX+SIM)，每组16只。适应性喂养1周后手术，术后8周给药，OVX+SIM组给予辛伐他汀5 mg·kg-1·d-1，其余2组用等量生理盐水灌服。用药后第4、12周分2批各处死半数大鼠，取血观察各组大鼠的骨源性碱性磷酸酶(BALP)、骨钙素(BGP)的代谢情况。分离股骨进行三点弯曲试验，检测股骨最大载荷、弹性载荷、最大桡度、弹性桡度等生物力学性能。 结果 (1)用药4周，BALP水平OVX+SIM组较OVX组升高(P
【关键词】 辛伐他汀; 股骨; 生物力学; 疾病模型， 动物; 骨质疏松; 骨钙素; 碱性磷酸酶
辛伐他汀对去势大鼠骨代谢和股骨生物力学影响骨质疏松症(osteoporosis， OP)是以低骨量、骨组织微结构退变、骨脆性增加从而导致发生骨折的危险性升高为特征的一种全身性疾病，其主要危害是骨折，骨骼生物力学性能的降低是骨折发生的主要原因之一。近年发现他汀类药物具有促进骨形成和加速骨折愈合的作用[1-2]。去卵巢大鼠可以较好地模拟妇女绝经后骨质疏松状态，笔者以去卵巢大鼠建立绝经后OP模型，给予辛伐他汀(simvastatin，Simv)灌胃，取血观察大鼠骨代谢的变化，取股骨标本进行三点弯曲试验测定骨生物力学指标[3]。以评价Simv对去卵巢大鼠骨代谢及骨生物力学性能的影响，进一步探讨Simv的抗骨质疏松作用。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 动物与分组 选用雌性SD大鼠48只，3～4月龄，体质量240~300 g[上海斯莱克实验动物有限责任公司，动物许可证号：SCXK(沪)2003-0003]，适应性喂养1周后，随机区组设计分为：假手术组(sham-ovariectomized rats， SHAM)，卵巢切除组(ovariectomized rats， OVX)，卵巢切除加Simv组(OVX+SIM)，每组16只。
1.1.2 试剂与仪器 Simv片(杭州默沙东制药有限公司，进口药品注册证号：H20030704，批准文号：国药准字号J20040032);大鼠血清骨源性碱性磷酸酶(BALP)、大鼠血清骨钙素(BGP)，均为美国ADL公司;电子万能生物力学试验机(CSS-44100型，英国INSTRON公司);全自动生化仪(chemix 180，日本Sysmex公司)。
1.2 方法
1.2.1 造模 1%戊巴比妥纳(4 mL/kg)腹腔注射麻醉。取仰卧位，常规消毒后打开腹腔，切除双侧卵巢。SHAM组以同样术式在卵巢附近切取与卵巢大小相近的脂肪组织。动物自由进食饮水，自然光照。
1.2.2 给药方法 卵巢切除8周后，OVX+SIM组以Simv 5 mg·kg -1·d-1灌胃，(Simv用生理盐水配制成1 mg/mL的混悬液，用前摇匀)，连续12周;SHAM组及OVX组予同等体积生理盐水灌胃。用药4周随机处死半数大鼠，12周处死全部大鼠。
1.2.3 血清生化指标测定 各组大鼠处死前摘除眼球取血5 mL，离心分离血清，-80 ℃保存备用。BALP、BGP测定ELISA定量。
1.2.4 三点弯曲实验 将股骨标本自然解冻置于万能电子生物力学试验机上，保持其湿度，测试温度为23 ℃，以股骨中点为加力点，支座跨距23 mm，加载速度1 mm/min，载荷测量精度为0.01 N，挠度测量精度为0.001 mm，匀速加载至标本断裂。加载时注意股骨标本横截面短轴的方向与加载的力的方向一致;支座及加载压头的形状应加工成马鞍形，可控制长骨试件在加载的过程中基本不发生滚动以减少系统误差。计算机描记出载荷-变形(桡度)曲线，分析实验数据并经过换算得出最大载荷、弹性载荷、最大桡度、弹性桡度。
1.3 统计学处理 数据以x±s表示，采用SPSS 12.0 for windows进行检验及分析，多组间比较采用方差分析，P
2 结 果
2.1 血清生化指标测定结果 (1)用药4周，12周OVX+SIM组BALP较OVX组均明显增加(P
2.2 大鼠股骨三点弯曲实验结果 用药4周，最大载荷SHAM组较OVX组明显增加(P
SHAM：假手术组;OVX：卵巢切除组;OVX+SIM：卵巢切除加辛伐他汀组. BALP：血清骨源性碱性磷酸酶;BGP：大鼠血清骨钙素. 与OVX组同时间点比较，：P
SHAM：假手术组;OVX：卵巢切除组;OVX+SIM：卵巢切除加辛伐他汀组. 与OVX组同时间点比较，：P
3 讨 论
BGP是成骨细胞分泌的一种肽类物质，可促进骨钙盐沉积，增加骨细胞的矿化速度，其含量变化直接反映成骨细胞的活性，也直接反映骨形成率或骨转换率。BALP是成骨细胞的一种胞外酶，其含量变化能够直接反映成骨细胞活性。
在骨质疏松发生早期，由于体内雌激素水平降低，机体处于一种高骨转换率的状态，此时体内骨形成和骨吸收均会增高，因此OVX组BLAP水平可维持较高水平，故用药4周，OVX组与SHAM组无明显差异;用药12周，OVX组的血清BALP与SHAM组比较明显下降(P
用药4周，OVX+SIM组大鼠的血清BALP增高，与OVX及SHAM组比较均有差别(P
生物力学特性是反映骨的生长代谢情况的一个重要指标，它是骨量、骨结构连续性、骨皮质厚度及骨的材料特性的综合反映[9]。用药4周，OVX组股骨最大载荷和最大桡度均小于SHAM组，差异均有显著性。最大荷载直接反映松质骨骨小梁的骨质、结构的连续性，皮质骨的强度，最大桡度反映骨组织的变形能力。本实验结果说明OVX组大鼠股骨断裂前所能承受的最大载荷以及股骨发生断裂时，股骨中性线偏离原始位置的最大位移均小于SHAM组，表明去卵巢造成股骨强度和整体抗骨折能力下降，符合骨质疏松后骨生物力学性能的本质特征。分析原因可能为去卵巢后，由于体内雌激素分泌减少，机体处于一种高骨转换率的状态，此时体内的骨吸收和骨形成均会增高，两者的净效应表现为骨丢失。而骨质疏松早期主要是松质骨受累，骨小梁变细、断裂，骨小梁减少，骨髓腔变大，导致骨最大载荷和最大桡度下降。
用药4周，OVX+SIM组股骨最大载荷和最大桡度与OVX组差别无统计学意义。说明4周时虽然Simv能使成骨细胞活性增加，促进成骨，但不能防止去势大鼠的骨丢失，可能其成骨作用微弱，也可能其既促进骨形成同时也促进骨吸收。Sirola等的临床研究表明早期Simv并不能防止骨丢失[10]，Frans等报道小剂量的Simv早期促进骨形成也促进骨吸收，使骨量减少[11]。用药12周，OVX+SIM组股骨最大载荷和弹性载荷较4周时明显增加，且为组间最大，差异具有显著性。表明随着时间的延长，Simv的促进成骨作用明显增加，提高了断裂前能承受的最大载荷以及股骨不发生永久形变所能承受的最大载荷，明显改善了股骨的强度。
笔者认为，Simv具有促进骨形成的作用，随时间延长成骨作用加强，能提高股骨的强度，降低骨折发生，为临床骨质疏松的防治增添了实验依据。其促进成骨的作用可能与BLAP和BGP水平密切相关。至于该药物对骨质疏松大鼠股骨力学性能影响的详细机制及药物浓度、作用时间对力学性能的影响，还有待进一步研究。
参考文献
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【关键词】 山茱萸总甙 骨质疏松 骨生物力学 山茱萸/药效学 大鼠
骨质疏松症(Osteoporosis，OP)是一种以低骨量、骨组织微细结构破坏为特征，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］。我们在临床实践中发现，“益肾养肝口服液”在治疗骨质疏松方面有着肯定的作用，其主要成分是山茱萸水提液，经临床观察发现，该制剂可明显改善骨质疏松患者的自觉症状和骨密度，及血尿中骨代谢相关的生化指标，延缓老年患者骨密度随增龄而降低的趋势。在此基础上，为进一步明确山茱萸对骨质疏松症的治疗作用和机制，选用山茱萸主要有效成分山茱萸总甙作为研究对象，从骨生物力学的角度对其抗骨质疏松症作用及机理作进一步的基础实验研究。
1 材料与方法
1.1 实验动物与分组 选取6月龄Wistar健康雌性大鼠共50只，随机分为5组:假手术组、模型组、山茱萸高剂量组、山茱萸中剂量组、山茱萸低剂量组。每组10只。
1.2 OP动物模型复制 各组大鼠均以3%的戊巴比妥钠1ml/kg，行腹腔麻醉，俯卧位固定。在背部中1/3处剪毛，用碘酒、酒精局部消毒皮肤后自腰椎沿背部正中线向下作纵形切口约2～3cm。沿肩胛线分别于左右两肋下剪开腹肌，可见位于两侧肾脏外下方呈粉红色的卵巢及紧密相连的子宫角，在子宫角上用线打两个结扎，切断子宫角，将卵巢摘除。假手术组仅摘除相当于卵巢大小的一块肠系膜，逐层关闭，缝合切口，术后连续肌注青霉素3d，5万u/只，日1次抗感染。术后所有动物在同一条件(室温19℃～24℃，相对湿度40%左右)用普通饲料饲养，自由饮水。
1.3 给药方法 术后第4d开始灌胃，灌胃的剂量按人与大鼠体表面积比折算成大鼠等效剂量。假手术组和模型组两组灌服蒸馏水20ml/kg，山茱萸组按人用量30g/70kg·d折算，山茱萸高剂量组服用量为3.56g/kg(1.6倍等效剂量)，山茱萸中剂量组为2.16g/kg(1倍等效剂量)，山茱萸低剂量组为1.08g/kg(0.5倍等效剂量)。各组动物灌胃容量相同，均为8ml。每日灌胃1次，每周6次，连续灌胃3个月。
1.4 标本的采集与处理 各组大鼠在灌胃满3个月后断椎处死，各组大鼠在处死前10d和前1d分别按30mg/kg给予两次腹腔注射盐酸四环素(Tetracyclin)，进行活体四环素标记。处死后立即取大鼠双侧胫骨，并去除软组织。双侧胫骨经福尔吗啉固定后做生物力学实验。在WDW10KN微机控制电子万能实验机做三点弯曲实验，加载点位于胫骨上1/3处，两侧支点标距为24mm，试验机匀速加载，加载速度为2mm/min。
1.5 检测指标 最大载荷——骨断裂前所承受的最大力值。最大挠度——骨断裂前所产生的最大变形长度。最大应力——骨标本单位面积上承受的最大载荷值。伸长率——在载荷作用下，骨标本的变形与标距之比，表示骨的塑性能力。
1.6 统计学处理 各组数据均以±s表示，用SPSS 10.5统计软件进行数据分析，采用单因素方差分析方法。
2 实验结果
各组大鼠最大载荷、最大应力、最大挠度、伸长率比较，见表1。表1 各组大鼠最大载荷、最大应力、最大挠度、伸长率比较
3 讨论
《黄帝内经》记载“肾主骨生髓”。后世医家发挥《黄帝内经》的理论，认为骨之强弱与肾中精气盛衰的关系密切，肾中精气充盛，则骨髓生化有源，骨才能得到骨髓的滋养，骨矿含量正常而骨骼强壮。肾虚是骨质疏松症的发病本质。也有学者认为：脾为后天之本，主四肢百骸，先天之精有赖于脾胃运化水谷精微的濡养。肾亏脾虚应为该病发病的基本病理。除此之外，患者因禀赋不同，临床既可兼夹气血亏虚等，致伤原因有别，病理可兼夹寒湿、气滞、血瘀等。在治疗上，基本沿用《内经》中“有骨痿者，补肾法以治之”的观点，以补肾法作为治疗骨质疏松症的基本大法，通过调整肾之阴阳精气的虚少，达到防治骨质疏松的作用。山茱萸酸微温质润，其性温而不燥，补而不峻，既能补肾益精，又能温肾助阳；既能补阴又能补阳，为补益肝肾的要药。益肾养肝口服液是一个比较成熟的院内制剂，以山茱萸为主要成分，它对骨质疏松症的疗效在临床上已得到了充分肯定，大量实验研究也表明其主药山茱萸主要有效成份山茱萸总甙具有补肾益阳的作用［2-4］，能明显改善SAMP6小鼠的骨质疏松状况。
本实验采用摘除大鼠双侧卵巢的方法，复制绝经后骨质疏松模型，大鼠在雌激素减少所致的骨反应上与自然绝经后的骨行为无实质性差别，其骨量丢失在某些方面与绝经后妇女相似，动物模型有方便性，关联性，适合性3个特点［5］。
目前很多实验研究多从骨结构改变角度观察评价骨质疏松及其并发骨折的发病机理和防治方法。骨结构的改变直接影响骨的生物力学性能，使骨的力学强度降低。因此，测定骨生物力学性能的变化是评价骨质疏松的一个重要和特殊的指标。生物力学是根据已经确立的力学原理来研究生物中的力学问题的科学，是力学、生物学、医学等学科之间相互渗透的边缘学科。骨组织是有机质与无机质按一定的力学原理结合而成的复合性材料，骨的无机质使骨硬而坚实，而有机质则使其具有一定的柔韧性。骨在受到外力时其内部组织结构和外部形态都将随之改变，这种改变可直接反映在骨的结构力学和材料力学性能的变化上。骨结构力学参数包括最大载荷、破断载荷、结构刚度、能量吸收、最大挠度等。骨皮质的厚薄的变化及骨小梁的多少的变化均可引起它们的变化。骨材料力学指标有弹性模量、最大应力、伸长率、最大应变、破断应力、破断应变等，它们反映的是骨的材料本身的力学性能，而与骨的大小及形态无关，主要由骨的构成成分及胶原的含量、排列决定。在本次实验中，我们选取了最大载荷、最大挠度、最大应力及伸长率等较有代表性的指标，其中最大载荷是指骨断裂前所承受的最大力值，最大挠度是骨断裂前所产生的最大变形长度，最大应力是骨标本单位面积上承受的最大载荷值，伸长率是在载荷作用下，骨标本的变形与标距之比，表示骨的朔性能力。实验结果显示模型组与假手术组比较，除伸长率外，其它指标均显著下降，提示去势对大鼠胫骨结构力学的改变较为显著，而对材料力学的改变不明显。各治疗组均可改善大鼠胫骨生物力学性能，而以山茱萸总甙中剂量组效果最好，提示山茱萸总甙可改善大鼠胫骨生物力学性能，尤其是结构力学方面。在骨生物力学方面，除伸长率外，模型组的各项指标较假手术组均明显降低，表明造模成功。山茱萸总甙中剂量组的改善作用明显优于其它各组。上述结果提示山茱萸总甙可明显改善去势大鼠的骨骼结构力学状况，防止骨质疏松的发生，值得我们做进一步的研究和开发利用。
参考文献
［1］中国人原发性骨质疏松症诊断标准(试行)［J］.中国中西医结合杂志，1999，19(10):639-640.
［2］陈 涛.山茱萸水提液对骨质疏松模型小鼠骨形态学影响［J］.天津药学，2003，15(4):5-7.
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[关键词]空心拉力螺钉内固定；克氏针张力带；髌骨骨折
髌骨骨折属于关节内骨折，使患者关节面出现不平滑，以及伸膝装置的连续性中断等问题，对患者的膝关节近、远功能造成影响，降低患者的生活质量。有研究表明，近年来随着人口老龄化的发展和交通的变更，髌骨骨折患者越来越多，且多数是中老年患者，主要由于骨折部位出现骨质疏松。临床上主要采用保守治疗和手术两种方法，非手术方法主要是对于髌骨骨折移位较小或者无移位情况的患者。随着对髌骨骨折的不断研究，目前有4种手术方法，其各有优缺点。手术的方式与患者后期疗效和膝关节功能锻炼、骨折的强度、愈合的时间有联系，应选择正确的手术方法，本研究主要比较空心拉力螺钉内固定与克氏针张力带在髌骨骨折治疗中的生物力学情况。现报道如下。
1资料与方法
1.1一般资料
选取2013年2月～2015年2月我院接诊的60例髌骨骨折患者作为本次研究对象。纳入标准：（1）髌骨前方疼痛，膝关节屈伸困难；（2）膝关节出现肿胀和淤青；（3）经检查确诊为髌骨骨折；（4）均新鲜骨折患者；排除标准：（1）合并关节炎患者；（2）由疾病引发的骨折；按随机数字表法分为观察组和对照组，观察组30例，年龄30～60岁，平均（42.3±3.1）岁，其中跌伤15例，撞伤15例，对照组30例，年龄32～65岁，平均（43.1±3.4）岁，其中跌伤17例，撞伤13例。两组患者均同意本次研究，本次研究已通过我院伦理委员会批准进行，两组患者在一般资料上差异无统计学意义（P>0.05），可进行对比分析。
1.2方法
将两组患者分为观察组和对照组，给予两组患者基础治疗，患者麻醉后，在大腿根部使用止血带，然后在患者髌骨前方做一个皮肤切口，切开每层皮肤组织，将髌骨骨折处暴露出来，把关节腔内和骨折处的血凝块和碎骨片清理干净，把患者骨折处的髌骨前软组织和骨膜，复回到髌骨前表面，在患者的髌骨远端骨折面平行逆行打入两枚导针，然后将导针抽出直至导针刚好没入骨折端，此时将骨折处复位。复位后，将大号布巾钳固定住，然后将导针打入骨折端，并从股四头肌肌键旁穿出。观察组患者采用空心拉力螺钉内固定，用钻头顺着两枚导针分别钻孔后，沿克氏针拧人两枚空心拉力螺钉，将两枚骨导针拔出后，用钢丝穿过空心螺钉，在髌骨前以8字形固定，将患者膝盖弯曲90度检查是否固定，然后冲洗关节腔，放入一枚引流管，最后将切口缝合。对照组患者在基础治疗后，用钢丝绕过两枚克氏针，在髌骨前以8字形固定。患者痊愈后，给予两组患者生物力学测试。
1.3观察指标
观察两组患者膝屈曲角度及各参数受力、愈合情况、并发症比较。生物力学测试，将股骨端固定于万能电子力学试验机上，型号为WD-10E，将悬臂式高精度位移传感器安放在髌骨骨折线两侧的张力侧，当胫骨端加压时，膝关节会产生弯曲，以2mm/min的速度加载。记录位移1.0mm时膝屈曲角度及各参数受力值。
1.4统计学方法
采用SAS11.0统计学软件对所得数据进行处理，计量资料进行方差分析，两组间比较用t检验，计数资料比较采用x2检验，以P
2结果
2.1两组患者加载位移1.0mm时膝屈曲角度及各参数受力比较
治疗后，观察组膝屈曲角度、髌腱拉力、股四头肌拉力、髌股关节作用力均优于对照组，两组比较差异具有统计学意义（P
2.2两组患者治疗后愈合情况比较
治疗后，观察组患者住院时间、愈合时间小于对照组，两组比较差异具有统计学意义（P
2.3两组患者治疗后并发症比较
观察组总发生率小于对照组，两组比较差异具有统计学意义（P
3讨论
髌骨是人体内最大的杼骨，呈三角形的形状。由于股四头肌肌键分别附着于髌骨的上级和胫骨结节处，人体的所有活动都会对髌骨产生作用，因此，髌骨是人体最重要的关节之一。髌骨骨折会对患者的日常生活造成影响，若患者是髌骨骨折无移位或者移位较小的（小于0.02mm），可以采用非手术治疗方法。其保守治疗方法不需要手术，只需将石膏托固定膝关节，4～6周的伸直位固定后，即可卸下石膏托。但有研究表明，此方法不利于膝关节早期功能锻炼，并且并发症较多，不能达到预期的效果。髌骨是膝关节非常重要的组成部分之一，不仅能够保护人体的膝关节，还能够避免外力对股骨髁及股骨下端关节面所造成的损伤。有研究表明，髌骨还对股四头肌的肌力有一定的增加作用。膝关节在半曲位时的稳定性，也是由于髌骨的车链作用。髌骨关节之间两种运动方式，分别是自旋和滑移，这两种自旋方式能够增加人体膝关节的旋转度。因此在治疗时，要选择正确有效的治疗方法。
有研究表明，对于髌骨骨折研究的四种手术治疗方法，其各有优点和缺点。克氏针张力带是临床上常用治疗髌骨骨折的方法，但其达不到预期的效果，具有许多不足之处，克氏针针尾没有埋没在髌骨内，因此会刺激到患者的局部软组织，使患者产生疼痛性滑囊炎，还会出现固定物送到，退针的情况。在膝关节伸屈活动中，克氏针和钢丝会有相对的滑动，长期反复的滑动会导致钢丝的断裂，导致固定失效，不利于早期功能锻炼和骨折愈合。有研究表明，空心拉力螺钉具备了松质骨加压螺丝钉的力学特征，拧入的空心螺钉在通过患者的骨折线时，这样的方法会对骨折断端进行加压，再用钢丝从钉孔中穿过以8字形固定，对骨折起到了张力带的作用。空心拉力螺钉的作用，再加上张力带的双重作用，能够使患者的骨折断端紧密结合在一起。空心拉力螺钉的质地坚硬，抗变形能力强，患者活动也不易断裂。有研究表明，由于空心螺钉是埋于患者髌骨内的，这样就能减少了钉头和钉尾对局部软组织的刺激作用，并且，对于骨质疏松患者，还能够减少其松弛的并发症。从生物力学测试能够看出，空心拉力螺钉固定的治疗，能够有利于术后早期功能锻炼和骨折愈合。可以在骨折愈合之前下床活动，能够提高患者的生活质量。
