導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇生物力學(xué)研究方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1、對(duì)途中跑擺動(dòng)腿技術(shù)過(guò)程的分析

1．1 擺腿動(dòng)作效果影響。在支撐階段，身體其余環(huán)節(jié)所作的快速擺動(dòng)動(dòng)作，必須使擺動(dòng)環(huán)節(jié)的重心產(chǎn)生加速和位移，同時(shí)使身體總重心也產(chǎn)生相應(yīng)的加速度和位移，并且會(huì)對(duì)支撐腿產(chǎn)生一個(gè)擺動(dòng)的附加作用力，此作用力的力值與擺動(dòng)部分的質(zhì)量和加速度的乘積成正比，與擺動(dòng)的加速度方向相反。據(jù)此得知，短跑時(shí)當(dāng)支撐腿著地瞬間，擺腿動(dòng)作有利于減小人體與地面的沖擊作用。在緩沖階段，擺動(dòng)腿動(dòng)作能使人體總重心迅速前移，有利于縮短緩沖時(shí)間和增加支撐腿內(nèi)蹬地力量，當(dāng)支撐腿進(jìn)入蹲伸時(shí)，擺腿動(dòng)作有利于提高支撐腿的蹲伸速度，途中跑中擺動(dòng)腿動(dòng)作的好壞對(duì)短跑的途中跑有著相當(dāng)大的影響。

1．2 蹬地角、著地角、屈膝角、大角對(duì)短跑跑速影響。蹬地角是后蹬腿蹬地將要結(jié)束時(shí)，與地面之間的夾角。資料表明，蹬地角在55度左右最為理想。著地角反映運(yùn)動(dòng)員擺動(dòng)腿著地動(dòng)作完成是否合理。著地角大，標(biāo)志跑的過(guò)程中，身體處于支撐狀態(tài)時(shí)腿的“剪跤”動(dòng)作緩慢，擺動(dòng)腿不壓，趴地動(dòng)作則消極，腳著地點(diǎn)高，身體重心投影較遠(yuǎn)，這樣身體必然會(huì)受到制動(dòng)力量，前一步后蹬所獲得水平速度將受到極大的削弱，從而影響跑速的發(fā)揮。屈膝角是大腿支撐階段，膝關(guān)節(jié)的支撐角度，當(dāng)屈膝角加大時(shí)，股四頭肌的拉力減小，阻力臂加大，使膝關(guān)節(jié)的伸肌群在完成動(dòng)作時(shí)，感到阻力加大，這樣使本來(lái)“爆發(fā)式”收縮后蹬動(dòng)作變得“柔和”，降低了蹬地速度，縮短了步長(zhǎng)。

1．3 擺動(dòng)腿的擺動(dòng)方向。在跑的過(guò)程中，每條腿都必須經(jīng)過(guò)支撐和擺動(dòng)過(guò)程，一條腿的蹬地正是一條腿擺動(dòng)動(dòng)作形成跑的開(kāi)始姿勢(shì)，蹬和擺的協(xié)調(diào)配合是正確完成蹬高地面，快速交換腿和積極落地的先決條件。正確的擺動(dòng)腿方向是當(dāng)膝關(guān)節(jié)移至人體重心的垂直點(diǎn)后，擺動(dòng)腿要迅速向人體前上方擺動(dòng)以大腿與地面平行為上，膝關(guān)節(jié)要有向前上方“頂”的視覺(jué)，才是合理的擺動(dòng)方向。

2、擺動(dòng)腿技術(shù)的練習(xí)方法

原地支撐送髖，單腿支撐跑，擺動(dòng)腿負(fù)重?cái)[動(dòng)，橡皮帶擺動(dòng)腿原地前擺，負(fù)重弓步跳或弓步走等皆為改善短跑途中跑技術(shù)的有效訓(xùn)練方法。

2．1 “以髖為軸”的擺動(dòng)練習(xí)。交換腿擺動(dòng)。借助練習(xí)器，用前臂、肘支撐身體（懸垂），成騰空弓步，雙換作前后快速擺動(dòng)練習(xí)。要求髖部放松，擺動(dòng)時(shí)大腿帶動(dòng)小腿，大腿前擺至接近水平位時(shí)積極作下扒后擺，后擺結(jié)束后小腿積極主動(dòng)向大腿折疊準(zhǔn)備作下一次的前擺。練習(xí)中要強(qiáng)調(diào)交換擺動(dòng)的幅度、速度和動(dòng)作的規(guī)范，突出“以髖為軸”的特點(diǎn)。訓(xùn)練目的：提高和強(qiáng)化擺動(dòng)腿在短跑中騰空動(dòng)作的擺動(dòng)技術(shù)動(dòng)作的規(guī)范、幅度、快速的擺動(dòng)，加強(qiáng)髖關(guān)節(jié)的力量、靈活性、柔韌性，從而縮短跑動(dòng)中騰空的時(shí)間，達(dá)到提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)的目的。每次訓(xùn)練課安排練習(xí)10組，每組每腿擺動(dòng)在50～80次。間隔時(shí)間5min／組。

2．2 “以伸髖下扒為主”的擺動(dòng)練習(xí)。擺動(dòng)腿拉橡皮筋擺動(dòng)。方法一：橡皮筋前、前下?tīng)坷瓟[動(dòng)腿作快速擺動(dòng)練習(xí)。方法二：橡皮筋后牽拉擺動(dòng)腿作快速擺動(dòng)練習(xí)。練習(xí)時(shí)預(yù)先將橡膠帶系在踝關(guān)節(jié)處，雙手支撐在1．2m高左右的肋木架上，身體與地面成45至60度角左右，腳跟提起，兩種方法都采用兩腿輪換進(jìn)行蹬與擺的練習(xí)，前擺時(shí)支撐腿伸直，擺動(dòng)腿擺動(dòng)至水平位高，小腿下垂，然后快速地做下壓扒地動(dòng)作，在擺動(dòng)腿處于垂直階段時(shí)，支撐腿可作微屈膝的動(dòng)作。訓(xùn)練目的：方法一中前牽拉是加強(qiáng)擺動(dòng)腿的前擺伸髖的意識(shí)、速度、幅度和后擺的力量及強(qiáng)度；左右前下?tīng)坷羌涌烨皵[伸髖后及時(shí)快速下扒的動(dòng)作（防止前拋小腿）以達(dá)到縮短擺動(dòng)時(shí)間的目的。方法二中后牽拉是加強(qiáng)擺動(dòng)腿的后擺意識(shí)、速度、幅度和前擺的力量及強(qiáng)度。每次訓(xùn)練6～8組，每腿練習(xí)在50～60次，并且控制在15～20s／腿。間隔5min／組。

3、結(jié)論

3．1 加強(qiáng)下肢擺動(dòng)伸髖和積極下扒著地訓(xùn)練，能有效提高短跑運(yùn)動(dòng)成績(jī)和身體素質(zhì)。

篇2

關(guān)鍵詞：植物生態(tài)學(xué)；數(shù)學(xué)理論；方法

中圖分類號(hào)：G648 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-1578（2014）07-0002-01

1.植物群落物質(zhì)組織水平與結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)理論與方法應(yīng)用

群落生態(tài)優(yōu)勢(shì)、群落均勻度、生物多樣性指數(shù)是最多的植物群落物種組織水平與結(jié)構(gòu)反映的數(shù)學(xué)方法。Abp指數(shù)、PIE指數(shù)、香農(nóng)-維納指數(shù)為生物多樣性指數(shù)，其中效果較好的為香農(nóng)-維納指數(shù)，公式為：或者

計(jì)算群落均勻度的公式為：

辛普森指數(shù)可計(jì)算出群落生態(tài)優(yōu)勢(shì)：

通過(guò)現(xiàn)實(shí)中的森林群落運(yùn)用，群落物質(zhì)組織水平與結(jié)構(gòu)可通過(guò)上述幾個(gè)式子求得，群落間的不同生境也可由測(cè)定值得到。以上三中數(shù)學(xué)方法測(cè)得的環(huán)境梯度值可用來(lái)評(píng)價(jià)環(huán)境值質(zhì)地。此外群落演替表征可在測(cè)定植物群落各層次的多樣性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，群落多樣性若為發(fā)展期，呈由上到下的指數(shù)增加；如果是衰退期，則相反。趨于一致的各層次多樣性多出現(xiàn)在群落的穩(wěn)定特征。

2.種群生態(tài)學(xué)測(cè)定

測(cè)定種間關(guān)系是種群生態(tài)學(xué)的重點(diǎn)，其計(jì)算可由下式得到：

種群分布格局是種群生態(tài)學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容，自身特性、環(huán)境因素與種間關(guān)系效益會(huì)影響種群分布格局。格局規(guī)模分析、頻度X2的預(yù)期與實(shí)測(cè)、方差/均值比率與負(fù)二項(xiàng)式等為種群分布格局測(cè)度模型。但是，站在方法學(xué)角度，面積大小制約樣地取樣法，無(wú)樣地取樣法則不受限制，但對(duì)熱帶亞熱帶森林中的高度物種多樣性而言，樣地取樣法更具優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然，這要在無(wú)生態(tài)學(xué)原理制約的基礎(chǔ)上。

3.定量分析植被與群落

聚類分析、排序技術(shù)在定量分析植被與群落上較為廣泛，但其以環(huán)境坐標(biāo)、梯度為依據(jù)，從理論上對(duì)植物群落進(jìn)行定位與排列，同時(shí)對(duì)其相似度在n維空間反映；也可通過(guò)相似的群落距離實(shí)現(xiàn)聚合成類。變異植被體系、主導(dǎo)植被變化因子、植被結(jié)構(gòu)組成等都可通過(guò)這兩種技術(shù)建立、反映與分析。煮坐標(biāo)分析、位置向量排序組平均法、追分量分析以及極點(diǎn)排序等是常用的聚類分析與排序技術(shù)。但線性排序法是主要排序方法，非線性為生態(tài)學(xué)過(guò)程特征，所以，以低維空間現(xiàn)實(shí)排序結(jié)果，信息會(huì)大量損失。

4.群落演替、穩(wěn)定性中數(shù)學(xué)理論方法應(yīng)用

在群落演替、穩(wěn)定性的研究上，實(shí)現(xiàn)了離散描述演變?yōu)槎垦芯康倪^(guò)度。以系統(tǒng)分析為出發(fā)點(diǎn)，把演替階段看做是子系統(tǒng)或者狀態(tài)，系統(tǒng)則是植物群落的演替過(guò)程，群落的階段演替即為系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移狀態(tài)。子系統(tǒng)、狀態(tài)就是群落演替系統(tǒng)的一部分。馬爾科夫模型可對(duì)此過(guò)程做定量解釋。以S（X）為系統(tǒng)，滿足疊加原理，那么：

效應(yīng)強(qiáng)度為E，在群落邊緣相鄰位置存在的群落數(shù)量為m，定量的群落種群結(jié)構(gòu)與數(shù)量為Y，某個(gè)群落的指標(biāo)為yi。在不同的指標(biāo)下，可以擬合yi與Y，比如和香農(nóng)-維納指數(shù)的擬合可得：，應(yīng)用該式測(cè)定森林群落中的物種邊緣強(qiáng)度，效果佳，邊緣相鄰位置的效應(yīng)強(qiáng)度可通過(guò)測(cè)定值比較得到，也能明確正負(fù)效應(yīng)，比如，1測(cè)定值，為負(fù)效應(yīng)。

5.結(jié)語(yǔ)

數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)科研究范圍較為，層次分明。比如，數(shù)學(xué)理論與方法在生態(tài)學(xué)研究上的適應(yīng)程度是第一層，第二層是研究應(yīng)用數(shù)學(xué)方法、模式和應(yīng)用結(jié)果。前者被稱作是生態(tài)數(shù)學(xué)，后者在于以數(shù)學(xué)為手段分析生態(tài)學(xué)，促進(jìn)生態(tài)學(xué)理論進(jìn)步，可以叫做是數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)。二者是矛盾的統(tǒng)一體，相互聯(lián)系，本文立在講述后者的應(yīng)用。

在數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)研究過(guò)程中，應(yīng)該有機(jī)統(tǒng)一數(shù)學(xué)與生態(tài)學(xué)。比如，關(guān)于排序結(jié)果中排序軸有何必要性，要與生態(tài)學(xué)理論相結(jié)合方發(fā)現(xiàn)其內(nèi)涵，理論定位才沒(méi)有白費(fèi)。再如，各聚類級(jí)在聚類分析中的生態(tài)學(xué)必要性，也離不開(kāi)生態(tài)學(xué)理論。所以，數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)的進(jìn)步，不能將數(shù)學(xué)、生態(tài)學(xué)脫離，同等重要。數(shù)學(xué)的忽視則定量分析無(wú)效，生態(tài)學(xué)的忽視則存在"只有數(shù)字，沒(méi)有植物"結(jié)局。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 劉春花，茍清明.考慮病毒感染的營(yíng)養(yǎng)-浮游植物模型的Hopf分支和全局性態(tài)[J].四川師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，35（6）：738-745

篇3

關(guān)鍵詞：地方入伍研究生管理 科學(xué)發(fā)展觀 面向?qū)ο箅p重管理

近年來(lái)，軍校研究生分配到基層部隊(duì)的比例逐年上升，從反饋的情況來(lái)看，人才培養(yǎng)質(zhì)量與部隊(duì)用人要求仍然不完全匹配，主要表現(xiàn)為軍事素質(zhì)不過(guò)硬、軍人養(yǎng)成不合格、訓(xùn)練場(chǎng)上拿不出、戰(zhàn)士管不住、服不了。而從地方大學(xué)考入軍校的研究生由于缺乏本科四年的磨練和熏陶，這些缺點(diǎn)表現(xiàn)得更為突出。

鑒于這些問(wèn)題，有必要采取面向?qū)ο蟮墓芾砟Ｊ?，根?jù)地方入伍研究生的特點(diǎn)，運(yùn)用科學(xué)發(fā)展觀的精神，按照《軍隊(duì)基層建設(shè)綱要》，以人才培養(yǎng)為目標(biāo)，采取科學(xué)合理的管理方法，促進(jìn)學(xué)員的全面發(fā)展，使他們更好的適應(yīng)部隊(duì)對(duì)新型軍事人才的需求。

1、地方入伍研究生的特點(diǎn)

1.1入伍動(dòng)機(jī)多樣化

很多學(xué)員熱愛(ài)軍營(yíng)，渴望軍旅生涯，有的學(xué)員拒絕了地方企業(yè)的高薪聘請(qǐng)，堅(jiān)定地投身軍隊(duì)；有的甚至因?yàn)閬?lái)到軍校，實(shí)現(xiàn)了攜筆從戎的理想而幾天幾夜睡不著覺(jué)。但還有一部分是因?yàn)榈胤骄蜆I(yè)壓力太大，部隊(duì)待遇越來(lái)越好而選擇軍營(yíng)?？傮w說(shuō)來(lái)，軍校研究生學(xué)習(xí)是為祖國(guó)和軍隊(duì)做貢獻(xiàn)的動(dòng)機(jī)較少，奉獻(xiàn)意識(shí)較為淡泊。據(jù)調(diào)查，只有20%的軍校研究生學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)是為祖國(guó)為軍隊(duì)做貢獻(xiàn)，較多的是考慮個(gè)人的現(xiàn)實(shí)利益。在這樣的情況下，如何打牢思想基礎(chǔ)，筑牢研究生獻(xiàn)身軍營(yíng)、服從分配的意識(shí)值得深思。

1.2思想狀況

地方入伍學(xué)員思想積極上進(jìn)，很多在大學(xué)期間就已經(jīng)入黨，而且黨員比例逐年上升，有的已經(jīng)達(dá)到96%以上。這說(shuō)明他們的思想基礎(chǔ)很好，這是進(jìn)行思想轉(zhuǎn)變的有利條件。

但是由于他們?cè)诘胤酱髮W(xué)四年人生觀世界觀已經(jīng)基本定型，習(xí)慣了自由的生活，思想比較活躍，紀(jì)律意識(shí)和服從觀念較差，個(gè)人主義比較嚴(yán)重，不理解軍隊(duì)嚴(yán)格的制度，對(duì)嚴(yán)格的管理有逆反心理，不認(rèn)同部隊(duì)一些規(guī)章制度，如早集合、晚點(diǎn)名，帶隊(duì)上課，集體收看新聞聯(lián)播等，認(rèn)為“沒(méi)必要”、“傻”、“浪費(fèi)時(shí)間”。

1.3軍事技能

新入伍的軍校研究生在體能上底子比較差，讀研階段主要工作是學(xué)習(xí)和科研，鍛煉的時(shí)間更少，總體上體能素質(zhì)不及一般戰(zhàn)士，難以勝任基層指揮官的要求；軍事理論接觸較少，對(duì)軍事知識(shí)缺乏全面的了解；軍隊(duì)基層管理方法沒(méi)有機(jī)會(huì)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，對(duì)政治工作的要領(lǐng)和意義缺乏必要的掌握；研究生生活“軍味”較淡，不利于新入伍學(xué)員養(yǎng)成良好的軍人作風(fēng)和從骨子里透出來(lái)的軍人意識(shí)。在一些方面不像個(gè)兵。

2、科學(xué)管理，在促進(jìn)轉(zhuǎn)變上下功夫

針對(duì)地方入伍研究生的這些特點(diǎn)，在對(duì)他們的管理上要加強(qiáng)思想隊(duì)伍建設(shè)，注重思想意識(shí)的轉(zhuǎn)變，突出軍人作風(fēng)的培養(yǎng)，筑牢軍魂、打牢獻(xiàn)身國(guó)防的信念。

2.1加強(qiáng)隊(duì)風(fēng)建設(shè)，注重環(huán)境影響

軍隊(duì)院校具有強(qiáng)制的管理特點(diǎn)，特別強(qiáng)調(diào)令行禁止，整齊劃一，通過(guò)嚴(yán)格的日常制度來(lái)培養(yǎng)學(xué)員的優(yōu)良作風(fēng)，提高學(xué)員的管理能力和自我管理能力，以適應(yīng)軍隊(duì)工作的需要。地方入伍學(xué)員一開(kāi)始對(duì)嚴(yán)格的管理不適應(yīng)，這時(shí)要通過(guò)建立有章可循的制度，依照條令條例進(jìn)行管理，形成團(tuán)結(jié)上進(jìn)、嚴(yán)肅守紀(jì)的隊(duì)風(fēng)。通過(guò)堅(jiān)定的政治立場(chǎng)，威武雄壯的隊(duì)列，嚴(yán)格的紀(jì)律，整齊的內(nèi)務(wù)，端莊的舉止，周全的禮節(jié)禮貌來(lái)影響和同化學(xué)員。尤其要利用非新入伍學(xué)員的影響、幫助和教育促進(jìn)新入伍學(xué)員思想上的轉(zhuǎn)變，使他們?cè)趪?yán)謹(jǐn)上進(jìn)的隊(duì)風(fēng)中獲得歸屬感，增強(qiáng)集體榮譽(yù)感，盡快適應(yīng)部隊(duì)的生活規(guī)律并融入其中。

2.2加強(qiáng)條令學(xué)習(xí)，注重作風(fēng)養(yǎng)成

條令是我軍幾十年建軍實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，是我軍的治軍法寶，條令規(guī)范了我軍各方面的工作，具有非常強(qiáng)的政治性、思想性和操作性。熟記條令條例的內(nèi)容，將紀(jì)律要求融入思維方式里，轉(zhuǎn)變?yōu)橄乱庾R(shí)的行動(dòng)是良好的軍人養(yǎng)成的保證。要在政治教育中貫穿條令的學(xué)習(xí)，聯(lián)系工作生活實(shí)際闡述條令的科學(xué)性和可行性，結(jié)合實(shí)例講解觸碰紀(jì)律這根高壓線的后果，避免政治學(xué)習(xí)流于空談。更為迫切的是地方入伍學(xué)員之前接受的保密教育較少，保密意識(shí)不強(qiáng)，對(duì)便利的互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)習(xí)慣甚至依賴，研究生期間在教研室可能涉及機(jī)密內(nèi)容，失泄密的可能性更大，必須著重加強(qiáng)保密教育，使保密意識(shí)溶入學(xué)員的血液里，轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂X(jué)的行動(dòng)。

2.3加強(qiáng)柔性管理，注重示范引導(dǎo)

地方入伍研究生經(jīng)歷的人和事都比較多，不會(huì)被聲色俱厲嚇住也不會(huì)被虛情假意感動(dòng)，在管理中要真情帶兵，真正站在被管理者的角度想問(wèn)題，用愛(ài)心、細(xì)心和責(zé)任心搭起官兵溝通的橋梁，充分考慮學(xué)員的心理需要和情感訴求，既要做他們的管理者，也要成為學(xué)員隊(duì)良師益友。學(xué)員犯錯(cuò)誤時(shí)，不能一味斥責(zé)而要耐心引導(dǎo)；學(xué)員遇到失敗時(shí)，不能不聞不問(wèn)而要真誠(chéng)鼓勵(lì)。管理中要突出以人為本的精神，摸清學(xué)員的個(gè)性差異和特點(diǎn)，由重共性、輕個(gè)性向共性、個(gè)性協(xié)調(diào)發(fā)展轉(zhuǎn)變；發(fā)揚(yáng)“端盤(pán)子”、“搭梯子”的功能，以身作則，勤奮工作，對(duì)學(xué)員喊破嗓子不如做出樣子，讓學(xué)員感受到領(lǐng)導(dǎo)的人格魅力而心悅誠(chéng)服，自覺(jué)進(jìn)步。

3、以人為本，促進(jìn)學(xué)員全面發(fā)展

人才培養(yǎng)是院校教育的中心工作，必須注重研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)學(xué)員隊(duì)與教研室雙重管理，促進(jìn)學(xué)員全面發(fā)展。

3.1發(fā)揮學(xué)員特長(zhǎng)，促進(jìn)學(xué)員全面發(fā)展

地方入伍研究生本科時(shí)自由地發(fā)展了多方面的能力，擅長(zhǎng)演講、主持、舞蹈、音樂(lè)、繪畫(huà)、書(shū)法的大有人在；參加過(guò)各類競(jìng)賽，獲過(guò)各種大獎(jiǎng)的也比比皆是，這些都為部隊(duì)注入了新的活力。應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮學(xué)員們的特長(zhǎng)，為學(xué)員們提供鍛煉的機(jī)會(huì)和展示自己的舞臺(tái)；鼓勵(lì)學(xué)員參與科研項(xiàng)目，參加學(xué)科競(jìng)賽，不斷提高自主創(chuàng)新能力，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

3.2 突出雙重管理，學(xué)員隊(duì)與教研室共同育人

雙重管理教育工作是對(duì)現(xiàn)在的研究生管理教育形式的一種創(chuàng)新，固化了系所教研室、導(dǎo)師與學(xué)員大隊(duì)的聯(lián)系溝通，明確各級(jí)各部門(mén)職責(zé)，加強(qiáng)了管理教育力度，將管理教育延伸到研究生學(xué)習(xí)工作生活的各個(gè)方面，提高了研究生的創(chuàng)新能力和自我管理能力，有效地做到了“橫向管理到邊，縱向管理到底”。學(xué)員隊(duì)管理中加強(qiáng)與教研室的溝通，發(fā)揮導(dǎo)師的思想引導(dǎo)作用，可以很好的實(shí)現(xiàn)學(xué)員隊(duì)與教研室共同育人。

參考文獻(xiàn):

[1]趙琳.軍校研究生心理管理研究,2005.

篇4

摘要 根據(jù)籃球球運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)力學(xué)特點(diǎn)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、以及籃球運(yùn)動(dòng)教學(xué)發(fā)展的實(shí)際需求，對(duì)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在籃球運(yùn)動(dòng)教學(xué)中應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。希望運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)與籃球運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)緊密結(jié)合，更好地為籃球教學(xué)提供幫助。

關(guān)鍵詞 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué) 籃球運(yùn)動(dòng) 教學(xué) 應(yīng)用分析

近年來(lái)，籃球運(yùn)動(dòng)受NBA和CBA的影響，很受學(xué)生的歡迎，大家都愿意參與這種集體帶有趣味的運(yùn)動(dòng)?？稍诮虒W(xué)中可以看到一些學(xué)生由于身體的先天條件，動(dòng)作做起來(lái)比較難受，不合理。怎樣幫助每個(gè)孩子都能掌握這門(mén)技術(shù)。我想通過(guò)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的原理去分析學(xué)生的特點(diǎn)，通過(guò)分析給他們制定不同的水準(zhǔn)，不能集體都按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這樣會(huì)使學(xué)生感到籃球運(yùn)動(dòng)的艱難，我們降低難度就是要使不同的學(xué)生體驗(yàn)到成功的樂(lè)趣，因材施教使學(xué)生在快樂(lè)中學(xué)習(xí)。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(rèn)識(shí)籃球運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。更好的在教學(xué)中利用為學(xué)生服務(wù)。

一、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在籃球運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用領(lǐng)域分析

從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)角度來(lái)看，籃球運(yùn)動(dòng)要求人體上下肢的協(xié)調(diào)配合，很好的應(yīng)用人的手部動(dòng)作去接球，做蹬地加速的動(dòng)作，如何在這個(gè)過(guò)程中做到合理就必須了解學(xué)生的生理結(jié)構(gòu)，肌肉力量的相互作用。什么角度的運(yùn)動(dòng)適合此階段性的學(xué)習(xí)。用多大力能滿足他們的可接受的力量范圍，針對(duì)不同的學(xué)生應(yīng)該采用不同的方法手段加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)，切不可讓學(xué)生做過(guò)多大于自己身體不能做的力量訓(xùn)練。幫助他們?cè)谧约汉侠淼募夹g(shù)動(dòng)作內(nèi)做到自己最適合的動(dòng)作。對(duì)于動(dòng)作的要求不可統(tǒng)一要求，要區(qū)別對(duì)待，這樣一方面可以鼓勵(lì)學(xué)生很好的練習(xí)；另一方面要使學(xué)生不斷進(jìn)取不至于傷害學(xué)生的自尊心。在場(chǎng)地器材方面要對(duì)學(xué)生認(rèn)真講解。使他們真正認(rèn)識(shí)到自己的力是如何傳導(dǎo)的，如何在正確的用力前提下做到做好的自己。

二、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究方法在籃球運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用分析

（一）運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究方法分類

按研究方法劃分，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)應(yīng)用在籃球運(yùn)動(dòng)中的研究大體可分為兩類：一是力學(xué)理論研究方法，二是實(shí)驗(yàn)研究方法。兩者相輔相成，相互統(tǒng)一，應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合，才能使運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)更好地在運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中應(yīng)用[1]。這就要求在實(shí)踐當(dāng)中很好的將二者緊密結(jié)合共同應(yīng)用到學(xué)科領(lǐng)域當(dāng)中。

（二）運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的力學(xué)理論研究方法在籃球運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中的應(yīng)用分析

該研究方法因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)模擬手段對(duì)人體運(yùn)動(dòng)仿真，一般包括五個(gè)步驟：1.確定運(yùn)動(dòng)特征，建立目標(biāo)函數(shù)；2.選擇模型確定剛體的自由度；3.建立動(dòng)力學(xué)模型；4.實(shí)測(cè)已知數(shù)據(jù)并求解；5.根據(jù)求解結(jié)果解釋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這一步驟是將求得的數(shù)學(xué)規(guī)律化為體育運(yùn)動(dòng)語(yǔ)言對(duì)運(yùn)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行合理的指導(dǎo)[ 2]。根據(jù)此研究方法，可以對(duì)籃球中許多問(wèn)題進(jìn)行研究。如對(duì)于籃球運(yùn)動(dòng)中學(xué)生的傷病的研究，有助于對(duì)學(xué)生在籃球運(yùn)動(dòng)中的損傷認(rèn)識(shí)和預(yù)防。可以利用力學(xué)理論研究的方法對(duì)關(guān)節(jié)力和力矩進(jìn)行推算。這實(shí)際上是為人體的運(yùn)動(dòng)給予科學(xué)化得定量，通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)找出人體運(yùn)動(dòng)的范圍和幅度，為更好的人類發(fā)掘自身的潛能和動(dòng)作的量化提供參考依據(jù)。

（三）運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法在籃球運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用分析

由于動(dòng)力學(xué)研究方法與運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)試在籃球運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中運(yùn)用的較少，所用到的生物力學(xué)儀器不多。因此運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法在籃球運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中有極大的發(fā)展空間。

1.常用的生物力學(xué)儀器將在籃球項(xiàng)目中的廣泛應(yīng)用

許多已經(jīng)在其他專項(xiàng)中運(yùn)用較為廣泛的生物力學(xué)儀器在籃球運(yùn)動(dòng)項(xiàng)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(duì)人體的反作用力。運(yùn)動(dòng)員投球的力最終是通過(guò)人體蹬地面，同時(shí)地面給人體的反作用力而實(shí)的。通過(guò)在運(yùn)動(dòng)員的鞋子里放上受力分析鞋墊，可以得出在移動(dòng)過(guò)程中，腳底壓力的分布圖，可以為籃球運(yùn)動(dòng)員鞋子的設(shè)計(jì)提供參數(shù)。通過(guò)肌電儀可對(duì)完成某動(dòng)作所參與的肌肉活動(dòng)的強(qiáng)度和時(shí)間進(jìn)行描述，確定主要的參與肌群。這樣學(xué)生就可以很清楚地知道完成某動(dòng)作的肌肉用力順序是什么，哪些是主動(dòng)肌，哪些是被動(dòng)肌，可為力量訓(xùn)練提供參考。

2.多機(jī)同步測(cè)試的研究

多機(jī)同步測(cè)試研究是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于籃球這項(xiàng)精密的運(yùn)動(dòng)，以往的研究多是從一維的視角來(lái)進(jìn)行的，對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)的生物力學(xué)的研究應(yīng)朝著多維的研究視角發(fā)展。比如，將攝像系統(tǒng)和測(cè)力臺(tái)系統(tǒng)同步的測(cè)試方法，綜合運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的數(shù)據(jù)對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)進(jìn)行更加深入、全面的研究與分析。

3.開(kāi)發(fā)籃球?qū)ｍ?xiàng)化、反饋快速化的運(yùn)動(dòng)技術(shù)測(cè)試儀器

近年來(lái)隨著其他運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、測(cè)試儀器的質(zhì)量、功能、效率不斷提高，某些運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目專用的測(cè)試儀器不斷出現(xiàn)。其它專項(xiàng)的研究可為籃球?qū)ｍ?xiàng)化的測(cè)試儀器提供借鑒。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，加速度傳感器的體積和質(zhì)量都可以做到非常小，精度可以達(dá)到很高，此儀器可以實(shí)時(shí)監(jiān)控籃球鞋的速度、加速度和角速度，并可據(jù)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(duì)籃球鞋運(yùn)動(dòng)情況的所做的研究較少。如果這些設(shè)想可以實(shí)現(xiàn)的話，將豐富這方面的研究可以防止運(yùn)動(dòng)者教學(xué)腳部的受傷的情況。為更好的教學(xué)服務(wù)提供保障。防止學(xué)生在運(yùn)動(dòng)中受傷的概率。

（四）力學(xué)理論研究方法和實(shí)驗(yàn)研究方法緊密結(jié)合

理論力學(xué)理論研究方法和實(shí)驗(yàn)研究的方法緊密結(jié)合對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究，將有助于從不同層面和角度更好的認(rèn)識(shí)籃球運(yùn)動(dòng)規(guī)律，進(jìn)而可使運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)更好地為籃球?qū)嵺`服務(wù)，是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在籃球運(yùn)動(dòng)中應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。力學(xué)理論研究方法必須輔之實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)，才能使它在實(shí)際應(yīng)用方面的作用得以發(fā)揮，力學(xué)理論方法與實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法兩者應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合。前者提供了運(yùn)動(dòng)普遍規(guī)律，對(duì)分析有理論指導(dǎo)意義，后者是理論研究與實(shí)際是具體應(yīng)用的橋梁，能使研究更好地為運(yùn)動(dòng)實(shí)際服務(wù)。實(shí)驗(yàn)方法和力學(xué)理論研究共同發(fā)展、相輔相成，使運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)學(xué)科漸趨深入完善。

三、結(jié)束語(yǔ)

籃球運(yùn)動(dòng)教學(xué)的動(dòng)作技術(shù)診斷，力學(xué)研究，學(xué)生肌肉、骨骼力學(xué)特性的研究，將有助于籃球?qū)ｍ?xiàng)測(cè)試儀器的開(kāi)發(fā)，籃球運(yùn)動(dòng)員損傷機(jī)理和預(yù)防的研究等領(lǐng)域需要利用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在籃球?qū)ｍ?xiàng)中進(jìn)行全方位的研究。這樣有助于在實(shí)際中解決一些教學(xué)中的學(xué)生容易受傷的難題，將生物力學(xué)的有關(guān)原理服務(wù)于學(xué)生的課堂，用科學(xué)的方法指導(dǎo)學(xué)生籃球訓(xùn)練與比賽，更好的預(yù)防學(xué)生在不同情況下的運(yùn)動(dòng)損失與治療。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王向東，劉學(xué)貞，等.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)方法學(xué)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)體育科技.2003（2）：15-18.

[2] 忻鼎亮.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的力學(xué)理論研究方法[J].體育科學(xué).1994（4）：37-40.

篇5

    【摘要】  目的  研究人髕腱密度與其生物力學(xué)的關(guān)系,尋找能于前交叉韌帶重建術(shù)前檢測(cè)髕腱移植物生物力學(xué)性質(zhì)的方法。方法  對(duì)20例不成對(duì)人體髕腱(男10例,女10例)進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn),來(lái)研究供者性別及髕腱密度對(duì)其生物力學(xué)性質(zhì)的影響, 髕腱密度根據(jù)其所測(cè)得體積和質(zhì)量計(jì)算出。結(jié)果  髕腱的生物力學(xué)性質(zhì)基于性別上的差異均無(wú)顯著性, 而與其密度呈正相關(guān)。密度>1.68g/cm3(n=8)的髕腱的最大抗張強(qiáng)度比質(zhì)量密度<1.68g/cm3(n=12)者明顯要高。結(jié)論  髕腱密度可以用來(lái)評(píng)價(jià)該髕腱的質(zhì)量, 因此,可利用術(shù)前測(cè)量活體內(nèi)髕腱的密度來(lái)決定該前交叉韌帶重建是用異體移植物還是自體移植物。

    【關(guān)鍵詞】  髕腱;密度;移植物質(zhì)量;生物力學(xué)性質(zhì)

    The mechanical properties of the human patellar tendon correlated to its mass density

    【Abstract】  Objective  To study the effects of tissue mass density on the mechanical properties of the patellar tendon and find out predictors of the mechanical properties of the patellar tendon, used as grafts in anterior cruciate ligament reconstruction surgeries.Methods  Uniaxial tension tests were performed to determine the effects of donor sex and mass density of the tissue on the mechanical properties of twenty unpaired human patellar tendons(10 male and 10 female).Mass density of the patellar tendon was determined by measuring its volume and mass.Results  No evidence of sex-based differences in any of the mechanical properties of the patellar tendon was found.The mechanical properties of the patellar tendon were significantly correlated to its mass density.The tensile strength were significantly higher for those patellar tendons having a mass density greater than 1.68g/cm3.Conclusion  The mass density of the patellar tendon may be considered as an indicator of mechanical properties of the patellar tendon or graft quality.In vivo measurement of the mass density of the patellar tendon,prior to surgery,can be used to decide if a particular ACL reconstruction should be carried out with an allograft or an autograft.

    【Key words】  patellar tendon;mass density;graft quality;mechnical properties

    自體髕腱復(fù)合體曾被作為移植重建前交叉韌帶的金標(biāo)準(zhǔn),目前仍為外科醫(yī)生重建手術(shù)的首選。學(xué)者們對(duì)髕腱的生物力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了廣泛研究,希望找到能于移植前有效評(píng)價(jià)移植腱質(zhì)量的客觀變量,為臨床選擇肌腱提供依據(jù)。筆者對(duì)人髕腱的密度及其生物力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究,希望確定供體髕腱密度對(duì)其生物力學(xué)性質(zhì)的影響。

    1  資料與方法

    1.1  一般資料  從國(guó)人新鮮尸體中獲取20例不成對(duì)的膝關(guān)節(jié)(男10例,女10例),冷凍在-20℃,直到試驗(yàn)日為止。膝關(guān)節(jié)均在供者死亡后12h內(nèi)冷凍。冷凍時(shí)間1~12個(gè)月不等。死者排除以下情況:(1)年齡>50歲;(2)骨骼未發(fā)育完全者(女性<16歲,男性<19歲);(3)有膝關(guān)節(jié)手術(shù)史;(4)有膝關(guān)節(jié)炎病史。在取髕腱標(biāo)本之前,先將膝關(guān)節(jié)在室溫中解凍。將髕腱連同全部髕骨和脛骨的一部分(包含有脛骨結(jié)節(jié))從膝關(guān)節(jié)中分割出來(lái)。脛骨部分修整成楔形,取髕腱的中央部分(平均5mm寬),用手術(shù)刀沿著腱束的長(zhǎng)軸將腱的內(nèi)外側(cè)修理成直的平面。小心操作以避免將腱束橫行切斷。用游標(biāo)卡尺在不同截面測(cè)量髕腱的寬和厚,取其均值,并測(cè)量髕腱的長(zhǎng),用以計(jì)算髕腱的體積。

    1.2  使用儀器  將樣本安裝在DCS-25T電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(日本島津)上,進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn),拉伸速度為30mm/min。以3033型X-Y函數(shù)記錄儀(四川儀表制造廠)記錄載荷―變形曲線,并進(jìn)行分析,得出最大載荷、衰竭應(yīng)變及彈性模量。

    1.3  計(jì)算樣本密度  力學(xué)測(cè)試完畢后將樣本的腱性部分從骨的附著點(diǎn)上分離出來(lái),稱重。根據(jù)前面算出的體積計(jì)算出每個(gè)樣本的密度。

    1.4  統(tǒng)計(jì)學(xué)方法  采集所有數(shù)據(jù),應(yīng)用t檢驗(yàn)來(lái)比較不同性別來(lái)源的髕腱的力學(xué)性質(zhì),進(jìn)行相關(guān)性分析來(lái)判斷髕腱密度與生物力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系。將樣本根據(jù)密度排列,再隨機(jī)選擇其中一個(gè)密度作為標(biāo)準(zhǔn),將其上、下兩組樣本的生物力學(xué)指標(biāo)用t檢驗(yàn)分析,重復(fù)這個(gè)過(guò)程,檢驗(yàn)是否存在一個(gè)密度值,比這個(gè)密度值大的樣本與比這個(gè)密度值小的樣本相比,其生物力學(xué)強(qiáng)度要高。

    2  結(jié)果

    樣本的平均截面積是19.47mm2(SD 8.72),髕腱的平均長(zhǎng)度是47.83mm(SD 3.78),男性髕腱平均長(zhǎng)49.22mm(SD 3.42),比女性髕腱[平均46.44mm(SD 3.76)]稍長(zhǎng)一些(P=0.05)。髕腱組織混合在一起的平均密度是1.61g/cm3(SD 0.47)。男性髕腱的密度(1.68g/cm3)和女性髕腱的密度(1.54g/cm3)之間差異無(wú)顯著性(P=0.23),所測(cè)得密度范圍為0.81~2.57g/cm3。

    髕腱的力學(xué)性質(zhì)不依賴于供體的年齡和性別。在最大抗張強(qiáng)度(P=0.62,)、最大應(yīng)變(P=0.61)、彈性模量(P=0.57)方面基于性別上的差異均無(wú)顯著性。因?yàn)樾詣e和年齡對(duì)髕腱力學(xué)性質(zhì)沒(méi)有任何影響,所以將樣本混合起來(lái)做密度的相關(guān)分析。樣本的最大抗張強(qiáng)度與其密度相關(guān)(r=0.57, P<0.02)。髕腱的彈性模量也與其密度呈正相關(guān),盡管其相關(guān)性較弱,但亦有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(r=0.44,P<0.05)。衰竭應(yīng)變與其密度無(wú)相關(guān)性(r=-0.25,P>0.1)。連續(xù)采用t檢驗(yàn)分析顯示密度>1.68g/cm3(n=8)的髕腱的最大抗張強(qiáng)度比質(zhì)量密度<1.68g/cm3(n=12)者明顯要高。

    3  討論

    本研究中,組織密度被作為變量進(jìn)行相關(guān)性分析,通過(guò)測(cè)量其密度,就去除了組織大小對(duì)相關(guān)性分析的影響。我們發(fā)現(xiàn)在髕腱的生物力學(xué)性質(zhì)與密度之間高度相關(guān)。較大的組織密度可能意味著較多的膠原堆積在組織中,產(chǎn)生較大的生物力學(xué)強(qiáng)度。Woo SL[1]發(fā)現(xiàn)經(jīng)常活動(dòng)的豬的伸趾肌腱質(zhì)量和膠原含量增加,其最大抗張強(qiáng)度顯著增加。但其未做肌腱生物力學(xué)和其質(zhì)量的相關(guān)性研究。我們發(fā)現(xiàn)了髕腱組織的一個(gè)密度值(1.68g/cm3),大于這個(gè)密度的髕腱群體,其生物力學(xué)強(qiáng)度顯著要高。因?yàn)楦哂诨虻陀谶@個(gè)髕腱密度值的供者的平均年齡非常接近,所以年齡不會(huì)導(dǎo)致髕腱的生物力學(xué)的差異。這與Flahiff[2]報(bào)道的結(jié)果一致。

    在以前的研究中,諸如樣本大小、組織儲(chǔ)藏方法、組織的測(cè)試條件、樣本的截面積和力學(xué)測(cè)試方法等因素都被認(rèn)為是很重要的因素,并且各實(shí)驗(yàn)間各不相同[3],因此,難以 做具體數(shù)據(jù)上的比較。文獻(xiàn)報(bào)道[3],測(cè)試過(guò)程中對(duì)樣本進(jìn)行鹽水浴,讓液體從腱組織滲出,能產(chǎn)生更大的強(qiáng)度和硬度。一些研究人員觀察了髕腱生物力學(xué)的差異,猜測(cè)可能有某些內(nèi)在或外在的因素與此差異性有關(guān)。例如,Flahiff[2]認(rèn)為重量、活動(dòng)量、健康及飲食能影響髕腱的力學(xué)性能,雖然Beynnon[4]陳述軟組織內(nèi)在的未知生物學(xué)因素能導(dǎo)致肌腱力學(xué)性能的差異?；谖覀兊难芯?髕腱的密度似乎是這種差異的一個(gè)原因。

    本研究最有意義的成果是,髕腱密度可以用來(lái)評(píng)價(jià)該髕腱的質(zhì)量。這個(gè)發(fā)現(xiàn)在臨床上將具有重要意義。有些學(xué)者[4]認(rèn)為,在重建手術(shù)進(jìn)行之前預(yù)測(cè)自體移植物的生物力學(xué)性能很重要。他們報(bào)道移植物移植后有不同程度的伸長(zhǎng),導(dǎo)致手術(shù)5年后過(guò)度的膝關(guān)節(jié)前后松弛。這些研究人員也主張,因?yàn)橹亟ㄐg(shù)后難以立即測(cè)量移植物的伸長(zhǎng)量,所以有一種能預(yù)測(cè)自體移植物的生物力學(xué)性質(zhì)的簡(jiǎn)單指示器是非常必要的。基于我們的研究,自體移植物的密度能被用來(lái)預(yù)測(cè)包括彈性模量在內(nèi)的生物力學(xué)性質(zhì)?，F(xiàn)代影像技術(shù)如CT掃描能無(wú)創(chuàng)測(cè)量移植組織的密度。利用一條組織密度與CT值的標(biāo)準(zhǔn)曲線就可以從CT掃描中得到組織密度。因此,可利用術(shù)前測(cè)量活體內(nèi)髕腱的密度來(lái)決定該前交叉韌帶重建是用異體移植物還是自體移植物為好。

    這里得出的結(jié)果不能應(yīng)用到異體移植物。因?yàn)橹亟ㄐg(shù)前異體移植物經(jīng)過(guò)了射線照射和凍干處理。

    【參考文獻(xiàn)】

篇6

什么是生物力學(xué)

人們都知道自然科學(xué)中有力學(xué)和生物學(xué)，很多人并不了解還有生物力學(xué)。的確，按一般人理解，力學(xué)是研究物換星移、山崩地裂、江河奔流、機(jī)器轟鳴的非生命現(xiàn)象的；而生物學(xué)則是研究生命的起源、變異、遺傳、進(jìn)化等。兩者似乎是“風(fēng)馬牛不相及”的。

其實(shí)不然。任何生命的發(fā)生發(fā)展都是和力的作用分不開(kāi)的。因此，僅僅從生物學(xué)本身去研究生物體的結(jié)構(gòu)，就會(huì)有許多問(wèn)題得不到解答。于是，人們開(kāi)始用力學(xué)的原理去探索各種復(fù)雜的生命現(xiàn)象。我國(guó)三國(guó)時(shí)代的名醫(yī)華陀曾經(jīng)提倡過(guò)“五禽戲”的拳法，說(shuō)明他已覺(jué)察到摹仿各種禽類動(dòng)作的受力方法，可以達(dá)到增強(qiáng)人的體質(zhì)的目的。他的徒弟程普，照此方法練身，活到九十歲，牙齒不落一顆。意大利的偉大科學(xué)家伽里略已經(jīng)發(fā)現(xiàn)人的骨頭受力之后會(huì)變得粗壯起來(lái)。德國(guó)的生理科學(xué)家馮·海曼考察了許多生物尸骨，發(fā)現(xiàn)骨面微隆的骨小梁，排列的方向都很有規(guī)則。于是他拿了一塊大腿骨請(qǐng)力學(xué)專家做應(yīng)力實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果使馮·海曼大吃一驚：原來(lái)這些骨小梁排列的方向和骨骼受的主應(yīng)力方向竟是完全一致，說(shuō)明骨小梁隆起有一定走向，是因?yàn)槭艿綉?yīng)力作用的結(jié)果。現(xiàn)在，科學(xué)家們幾乎把人體206塊骨頭一一研究過(guò)了，他們發(fā)現(xiàn)：凡是受力大的地方，總是骨骼質(zhì)密而粗壯；而受力小的地方，總是骨骼質(zhì)松而細(xì)小。此外，科學(xué)家們還從力學(xué)觀點(diǎn)，研究了人體的皮膚、肌肉、血液以及神經(jīng)系統(tǒng)等，證明了這些組織和液體的變化發(fā)展都和它們受力的狀況有直接關(guān)系。于是這門(mén)以力學(xué)的觀點(diǎn)和方法研究生命現(xiàn)象、或者從生物體中探尋力學(xué)規(guī)律并在科學(xué)和建設(shè)中加以應(yīng)用的新學(xué)科——生物力學(xué)，受到人們廣泛注意。

生物力學(xué)的分支和應(yīng)用

生物力學(xué)是研究生命的力學(xué)，所以有時(shí)也叫做生命力學(xué)。它研究范圍相當(dāng)廣泛，凡是生物學(xué)和力學(xué)相聯(lián)系的部分，都是生物力學(xué)研究的內(nèi)容。它的分支有幾十種。而生物力學(xué)研究的所有課題幾乎都和人類生活息息相關(guān)。例如：

研究骨頭、血管、肌肉、皮膚等力學(xué)特性的叫做生物材料力學(xué)。它可以為研究人體的發(fā)展變異和制造人工臟器提供重要的資料和數(shù)據(jù)。

研究人體血液、淋巴、胃液、痰、唾液、關(guān)節(jié)液等的叫做生物流體力學(xué)。這種研究對(duì)于診斷人體疾病有很重要的意義。如通過(guò)測(cè)定血液或唾液中的粘滯阻力，可以斷定是否有血液病或消化不良等。

研究人體運(yùn)動(dòng)時(shí)受力狀況的叫做生物運(yùn)動(dòng)力學(xué)。這種研究可以指導(dǎo)人們正確地進(jìn)行體育鍛煉和體育醫(yī)療。例如打太極拳，在行云流水般的纏繞運(yùn)動(dòng)中，人體的皮膚、肌肉、骨頭、血管、臟器、神經(jīng)都處在受力變形之中，科學(xué)測(cè)定表明，這時(shí)人體新陳代謝、血液循環(huán)加快，因此有活血化瘀之效、益壽延年之功。

篇7

摘 要 肌肉的主動(dòng)收縮和舒張控制之下動(dòng)物會(huì)產(chǎn)生各種不同的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，這屬于肌肉力矩的主動(dòng)改變而肢體運(yùn)動(dòng)又會(huì)反作用于肌肉力矩。在不斷的進(jìn)化中人類逐漸形成自身完善的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)負(fù)責(zé)自身運(yùn)動(dòng)的控制與協(xié)調(diào)。除了主動(dòng)的肌肉力矩之外，接觸力矩、重力力矩以慣性力矩也會(huì)對(duì)肢體運(yùn)動(dòng)的具體方式和表現(xiàn)產(chǎn)生影響，生物力學(xué)是研究人類運(yùn)動(dòng)控制機(jī)制的基礎(chǔ)，因而本文就生物力學(xué)在運(yùn)動(dòng)控制與協(xié)調(diào)研究中的作用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞 生物力學(xué) 運(yùn)動(dòng) 控制協(xié)調(diào) 應(yīng)用

人體運(yùn)動(dòng)需要在多個(gè)部分的共同協(xié)調(diào)配合下完成，而單純運(yùn)動(dòng)學(xué)角度只針對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)效果以及其他外作用力的影響進(jìn)行研究，無(wú)法對(duì)人體肢體運(yùn)動(dòng)控制和協(xié)調(diào)的具體機(jī)制作出判斷。生物力學(xué)從關(guān)節(jié)力矩的角度并結(jié)合運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方法可以對(duì)肢體運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生方式和作用機(jī)制進(jìn)行科學(xué)合理的分析，推動(dòng)人體運(yùn)動(dòng)控制機(jī)制理論研究的發(fā)展。

一、生物力學(xué)與運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)系分析

肌肉的收縮是人類肢體運(yùn)動(dòng)最直接的動(dòng)力，人體神經(jīng)系統(tǒng)可以對(duì)不同部位的新陳代謝速率和能量釋放方式進(jìn)行調(diào)整，從而起到控制骨骼肌腱可控張力的效果，肌腱又將動(dòng)力傳給關(guān)節(jié)、韌帶以及骨骼等，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)運(yùn)動(dòng)單位的控制。神經(jīng)肌肉骨骼系統(tǒng)包括肌肉運(yùn)動(dòng)單位與神經(jīng)元之間的突觸連接、運(yùn)動(dòng)單位疊加與肌腱上的合力、肌肉骨骼系統(tǒng)的整合以及關(guān)節(jié)力矩整合協(xié)作四個(gè)層次。人體的骨骼、肌肉結(jié)構(gòu)都十分復(fù)雜，因而神經(jīng)中樞系統(tǒng)很難直接對(duì)每個(gè)運(yùn)動(dòng)單位進(jìn)行控制，目前猜測(cè)中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)協(xié)作實(shí)現(xiàn)方式或者是關(guān)節(jié)水平運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行控制，再由該環(huán)節(jié)傳達(dá)至各個(gè)運(yùn)動(dòng)單元。

二、運(yùn)動(dòng)控制的生物力學(xué)研究技術(shù)

（一）生物傳感器技術(shù)

目前生物傳感器技術(shù)在科學(xué)研究中的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，包括力量、肌電圖、加速度以及位移傳感器等等，這些技術(shù)相關(guān)專業(yè)的教科書(shū)以及很多文獻(xiàn)中都有涉及到。隨著研究的深入和技術(shù)的發(fā)展三維陀螺儀運(yùn)動(dòng)測(cè)量技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在生物力學(xué)測(cè)量中可以對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)速度、不同時(shí)間點(diǎn)的方位、角度等數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量和記錄，因而可以應(yīng)用于疾病診斷和治療康復(fù)中，該技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。

（二）生物力學(xué)建模與仿真

當(dāng)人體運(yùn)動(dòng)時(shí)除了肢體的外部狀態(tài)，肌肉狀態(tài)、關(guān)節(jié)連接處軟組織的形狀等也會(huì)發(fā)生一定的變化，而對(duì)這種形變進(jìn)行觀察和研究的難度較大，因而可以將整個(gè)人體作為一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)并以此為基礎(chǔ)建立相應(yīng)的人類肢體運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)研究方程，也可以將其稱為生物力學(xué)模型。研究方向以及研究切入點(diǎn)的不同都會(huì)對(duì)最終的模型構(gòu)建產(chǎn)生影響，一般來(lái)說(shuō)任意運(yùn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)模擬或者仿真需要應(yīng)用正向動(dòng)力學(xué)知識(shí)和技術(shù)，而對(duì)肢體運(yùn)動(dòng)的外力因素進(jìn)行測(cè)量時(shí)則需要應(yīng)用逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)。

（三）運(yùn)動(dòng)學(xué)影像技術(shù)

影像技術(shù)在生物力學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用由來(lái)已久，隨著科技的進(jìn)步和科研領(lǐng)域投入的提高，更多新型的運(yùn)動(dòng)學(xué)影像技術(shù)開(kāi)始出現(xiàn)。高速熒光透視技術(shù)可以對(duì)人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的骨骼、關(guān)節(jié)的情況進(jìn)行精確的分析，拍攝速度更快且由于無(wú)侵入性對(duì)人體的傷害也更小。將該技術(shù)應(yīng)用于人體醫(yī)療中將大大提高骨科檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性。即時(shí)超聲波成像技術(shù)可以將人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的肌肉、肌腱等的形態(tài)包括肌纖維排列、肌肉羽狀角的情況進(jìn)行成像。

三、運(yùn)動(dòng)控制的生物力學(xué)原理

運(yùn)動(dòng)控制涉及的生物力學(xué)原理較多，本文就其中幾個(gè)較為重要的原理進(jìn)行分析闡述。人們?cè)谧龀瞿硞€(gè)動(dòng)作之前，為了提高動(dòng)作的完成效果，往往會(huì)先做一個(gè)跟目標(biāo)動(dòng)作方向相反的動(dòng)作，例如扣籃時(shí)先將手臂抬高，一方面下扣動(dòng)作的幅度更大，另一方面肌肉的彈力也會(huì)有所增大，下扣的力量隨之提高，這就是反向動(dòng)作最佳起始力原理的典型表現(xiàn)。人體神經(jīng)肌肉系統(tǒng)功能的完善性，以及個(gè)體肌肉力量和爆發(fā)力量對(duì)于體育競(jìng)賽成績(jī)有著重要的影響，在某些體育活動(dòng)中，人們?yōu)榱双@取運(yùn)動(dòng)速度的最大沖量會(huì)采取一些助力措施，例如對(duì)于跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，他們?cè)谶M(jìn)行跳遠(yuǎn)前都會(huì)有助跑，鐵餅投擲運(yùn)動(dòng)員在投擲鐵餅時(shí)，也會(huì)有身體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等等，以上各項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)都是通過(guò)延長(zhǎng)加速度時(shí)間和距離來(lái)增加力的作用效果，這體現(xiàn)的是運(yùn)動(dòng)速度的最大沖量原理。物體之間的碰撞效果一般會(huì)受到以下兩方面因素的影響，即物體質(zhì)量和速度這兩方面的影響，質(zhì)量與速度的乘積稱之為動(dòng)量，生物力學(xué)中有打擊碰撞動(dòng)量保持原理，該原理在運(yùn)動(dòng)控制中的體現(xiàn)有：網(wǎng)球的擊球、拳擊等等，運(yùn)動(dòng)員為了提高碰撞效果在確保撞擊速度時(shí)還會(huì)提高撞擊的力度。因此，對(duì)于運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，一定要掌握運(yùn)動(dòng)控制的生物力學(xué)原理，進(jìn)而將其在際運(yùn)動(dòng)中得到充分運(yùn)用，這對(duì)提高運(yùn)動(dòng)員成績(jī)來(lái)說(shuō)起著非常重要的作用。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，生物力學(xué)的應(yīng)用可以在對(duì)關(guān)節(jié)力矩和分量進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上研究神經(jīng)肌肉系統(tǒng)對(duì)肌肉收縮力矩的調(diào)節(jié)模式，主動(dòng)的肌肉力矩在神經(jīng)系統(tǒng)的控制之下對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的被動(dòng)力矩進(jìn)行對(duì)抗，在平衡的狀態(tài)之下完成肢體運(yùn)動(dòng)動(dòng)作要求，生物力學(xué)的應(yīng)用大大降低了運(yùn)動(dòng)控制協(xié)調(diào)相關(guān)問(wèn)題的理解難度。

參考文獻(xiàn)：

篇8

(1451醫(yī)院整形外科　西安710054　2.第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院整形外科中心　西安710032)

[摘　要]　目的:觀察皮膚伸展作用后生物力學(xué)特性和組織學(xué)的改變。方法:取4只體重20 kg左右的豬為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,采用自身對(duì)照方式進(jìn)行,對(duì)伸展作用側(cè)及對(duì)照側(cè)皮膚標(biāo)本分別進(jìn)行拉伸斷裂強(qiáng)度、拉伸斷裂伸長(zhǎng)百分率、皮膚本構(gòu)關(guān)系等生物力學(xué)指標(biāo)的測(cè)定及組織學(xué)的檢查。結(jié)果:伸展皮膚的粘彈性下降。組織學(xué)觀察可見(jiàn)伸展后表皮細(xì)胞層次增多,真皮層稍變薄。結(jié)論:皮膚伸展作用后,其生物力學(xué)性質(zhì)及組織學(xué)均有明顯變化。臨床上可采用皮膚伸展術(shù),以縮短療程,提高療效。

[關(guān)鍵詞]　皮膚伸展術(shù)　生物力學(xué)特性　組織學(xué)檢查

[中圖分類號(hào)]R622　[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A　[文章編號(hào)]1008-6455(2000)09-0244-03

BIOMECHANICAL AND HISTOMORPHOLOGICAL CHANGES IN STRETCHED PIG SKIN

ZHOU Li-an　LI Zhun　GUO Shu-zhong et al

Depart.Plastic surgery,451 Hospital,(Xian　710054)

[Abstract]　Objective:The study was designed to observe the biomechanical and histomorphological changes in stretched pig skin.Methods:On 4 pigs.stretched skin was compared with non-stretched control skin from the opposite side of the animal,using a paired t-test.The biomechanical and histomorphological properties were determined in stretched and non-stretched control skin.By using tensometer,the sin was evaluated for stress strain and parameters of strength.Result:The biomechanical properties of the stretched skin were different from the control skin.Histomorphological examination revealed that the epidermis layer increase.There was thinning of dermis,the dermal collagen bundles were thicker than those of controle.Conclusion:We concluded that the biomechanical properties and histomorphological changes were different from that of the unstretched skin.It was shown that the skin stretching technique might be accepted in the practice.

[Key words]　Skin stretching technique　Biomechanical property　Histomorphological examination

皮膚伸展術(shù)始于1976年,Barrer[1]等采用了固位橋裝置用于關(guān)閉傷口,它是通過(guò)施加于皮緣的直接外力,線性牽引創(chuàng)面兩側(cè)的皮膚組織,使之產(chǎn)生皮膚增量,達(dá)到關(guān)閉創(chuàng)面的目的,作者對(duì)此已進(jìn)行部分臨床及實(shí)驗(yàn)研究[2-7],該方法近年來(lái)在國(guó)外受到普遍關(guān)注,認(rèn)為是一種"有把握的關(guān)閉"(Sure-closure)[4]方法。但也有學(xué)者提醒使用該方法應(yīng)防止用力過(guò)大造成真皮纖維的斷裂等并發(fā)癥[8]。

因此皮膚伸展術(shù)中的安全性仍是人們關(guān)心的問(wèn)題,真皮決定著皮膚的生物力學(xué)性質(zhì),反之生物力學(xué)的變化也反映真皮的結(jié)構(gòu)特征[9]。

本研究對(duì)伸展作用后的皮膚及對(duì)側(cè)正常皮膚進(jìn)行了生物力學(xué)特性的對(duì)比測(cè)試并觀察了相應(yīng)的組織形態(tài)學(xué)變化。

1　材料與方法

1.1　實(shí)驗(yàn)動(dòng)物　選取4只體重20kg左右白色乳豬(第四軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供),雌雄不限,3%戊巴比妥鈉(美國(guó)Sigma公司)30mg/kg肌注麻醉后,側(cè)胸、腹及背部肥皂水刷洗,剃毛,放置于牽引臺(tái)架上,術(shù)區(qū)皮膚常規(guī)消毒。

1.2　皮膚伸展方法　在胸背中央畫(huà)7cm×3.5cm標(biāo)準(zhǔn)面積,長(zhǎng)軸為首尾方向,將兩根長(zhǎng)針插入短邊真皮層,兩端露于皮外,U型雙鉤緊貼長(zhǎng)針外緣插入皮膚鉤住對(duì)側(cè)的長(zhǎng)針,連接測(cè)力計(jì)及秤砣盤(pán),并使作用力與皮面保持在同一水平。兩側(cè)同時(shí)往秤砣盤(pán)加載,至短邊接觸,由測(cè)力計(jì)讀出皮膚此時(shí)所承受的應(yīng)力為11.5kg,將長(zhǎng)針用鐵絲固定保持短邊對(duì)合,以達(dá)到對(duì)假設(shè)創(chuàng)面兩側(cè)伸展的目的。

1.3　皮膚標(biāo)本的制備

伸展作用5天后,在伸展作用區(qū)及相應(yīng)的正常對(duì)照側(cè),采用自制的切割裝置切取0.6×10cm的皮膚標(biāo)本,中央修成0.3×1cm的雙凹形,切取方向保持一致,剪掉標(biāo)本上的部分皮下組織,共制備8個(gè)皮膚試件。同時(shí)取實(shí)驗(yàn)及對(duì)照側(cè)皮膚,固定包埋后,切片用HE和van　Gieson染色,光鏡下觀察。

2　結(jié)果

2.1　測(cè)試方法與分析

2.1.1　生物力學(xué)指標(biāo)的測(cè)試

所有的測(cè)試標(biāo)本均采用Instron1122萬(wàn)能強(qiáng)力機(jī)(英國(guó)產(chǎn)),測(cè)試溫度為15℃,相對(duì)濕度40%,夾距10mm,拉伸速度50mm/min。

2.1.2　統(tǒng)計(jì)分析采用配對(duì)t檢驗(yàn),(第四軍醫(yī)大學(xué)統(tǒng)計(jì)教研室完成)。

2.2　測(cè)試分析結(jié)果

2.2.1　離體豬皮膚的拉伸斷裂強(qiáng)度(g/mm2)

二種皮膚的最大拉伸斷裂強(qiáng)度分別為:對(duì)照組為2508.20±36.60g/mm2　實(shí)驗(yàn)組為1974.86±20.22g/mm2表明伸展作用后的皮膚強(qiáng)度下降,下降幅度20.6%,相差非常顯著(t=55.7,P

2.2.2　離體豬皮膚拉伸斷裂伸長(zhǎng)百分率

伸展作用后皮膚的拉伸斷裂伸長(zhǎng)百分率為71.7%±2.5%,較對(duì)照組83.5%±2.6%降低。實(shí)驗(yàn)組斷裂伸長(zhǎng)百分率下降幅度為14.3%,相差非常顯著(t=47.0,P

2.2.3　離體豬皮膚的本構(gòu)關(guān)系及曲線

典型的實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組豬皮膚的本構(gòu)關(guān)系及曲線見(jiàn)附表及圖5?？梢钥闯?在相同的應(yīng)力作用下,對(duì)照組的應(yīng)變能力大于實(shí)驗(yàn)組

附表　實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組豬皮膚本構(gòu)關(guān)系(g/mm2)

兩種離體豬皮膚本構(gòu)關(guān)系曲線

2.2.4　組織學(xué)檢查

伸展作用后表皮層厚度保持不變或稍增厚,表皮細(xì)胞層次增多,上皮釘突和真皮嵴變鈍。真皮層稍變薄,內(nèi)含有大量平行且排列緊密的膠原纖維束,纖維束粗大、致密。成纖維細(xì)胞數(shù)量增多且體積增大、胞漿豐富。真皮層血管數(shù)量略有增加,主要在真皮層。

3　討論

伸展作用的皮膚生物力學(xué)特性是否能發(fā)生有意義的改變,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)皮膚經(jīng)伸展作用后,各項(xiàng)生物力學(xué)指標(biāo)均發(fā)生了變化。皮膚軟組織的拉伸斷裂強(qiáng)度是生物軟組織粘彈性指標(biāo)之一,是通過(guò)將試件加載至斷裂前的瞬間應(yīng)力值來(lái)表示,由實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,伸展作用后的皮膚粘彈性下降,降幅為20.6%(P

因此在活體正常皮膚很難出現(xiàn)真皮纖維的斷裂,這與伸展力的廣泛均勻分布有關(guān)。因此能充分保證皮緣血運(yùn)良好的伸展力不會(huì)導(dǎo)致纖維斷裂。皮膚軟組織的本構(gòu)關(guān)系更能全面反映皮膚在不同應(yīng)力的作用下組織變形的能力,它也是生物軟組織粘彈性的指標(biāo)之一。同樣的應(yīng)力作用下,變形越大,表明其粘彈性越強(qiáng)。[10]。

從本構(gòu)曲線的變化趨勢(shì)可以看出,伸展作用后的皮膚在同一應(yīng)力的作用下其變形程度下降,這一指標(biāo)也提示伸展皮膚的粘彈性呈下降的趨勢(shì)。組織學(xué)研究顯示,伸展作用后表皮層厚度不變或稍增厚,表皮細(xì)胞層次增多。在皮膚擴(kuò)張術(shù)的研究中也證實(shí)表皮細(xì)胞層增厚,細(xì)胞有絲分裂活動(dòng)增加,作者認(rèn)為可能是為了恢復(fù)表皮細(xì)胞的密集狀態(tài),抑制有絲分裂[9、11、12]。伸展作用后真皮層稍變薄,內(nèi)含大量平行且排列緊密的膠原纖維束,纖維束粗大、致密,成纖維細(xì)胞數(shù)量增多且體積增大,胞漿豐富。擴(kuò)張術(shù)中真皮厚度也變薄[13]。雖已證實(shí)成纖維細(xì)胞被激活,但去除擴(kuò)張器后擴(kuò)張皮膚2年后才能逐漸恢復(fù)正常[9、14],因此無(wú)論是伸展術(shù)還是皮膚軟組織擴(kuò)張術(shù)所致的皮膚增加,主要來(lái)自皮膚的機(jī)械蠕變,而不是生物蠕變。并且伸展皮膚生物力學(xué)性質(zhì)的變化與皮膚快速擴(kuò)張后的改變相似,說(shuō)明兩種方法作用方式雖然不同,卻有著相同的結(jié)果[15]。皮膚伸展術(shù)一般不行皮下潛行分離,因此不形成皮下創(chuàng)面和纖維包膜,及其中存在的激活的炎性細(xì)胞[9、11]。伸展作用后的皮膚,其生物力學(xué)特性及組織學(xué)變化的恢復(fù)是否比軟組織擴(kuò)張術(shù)更迅速有待進(jìn)一步研究。

[參考文獻(xiàn)]

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篇9

關(guān)鍵詞 生物力學(xué) 步態(tài) 最新進(jìn)展 應(yīng)用領(lǐng)域

中圖分類號(hào)：R743 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

步行是人們?cè)谌粘Ｉ钪凶罨镜倪\(yùn)動(dòng)方式，而步態(tài)是指人類步行的行為特征。步態(tài)生物力學(xué)研究是運(yùn)用力學(xué)方法和技術(shù)，并基于人體機(jī)能解剖學(xué)和生理學(xué)的基本理論對(duì)人體行走功能狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量、分析、評(píng)價(jià)的應(yīng)用研究。吳劍等（2002）在“步態(tài)生物力學(xué)研究進(jìn)展”中對(duì)2002年之前的研究進(jìn)展進(jìn)行了論述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和三維步態(tài)分析儀器開(kāi)發(fā)利用，國(guó)內(nèi)外對(duì)步態(tài)研究的進(jìn)程也呈現(xiàn)出逐步加快的趨勢(shì)，但目前在眾多的研究成果中，還沒(méi)有對(duì)新時(shí)期步態(tài)生物力學(xué)的研究進(jìn)展進(jìn)行的研究，因此本文通過(guò)對(duì)步態(tài)生物力學(xué)的研究進(jìn)行分析，旨在為促進(jìn)步態(tài)生物力學(xué)的研究進(jìn)程，為以后的研究奠定基礎(chǔ)。

1步態(tài)的一般生物力學(xué)研究進(jìn)展

1.1步態(tài)周期

步態(tài)周期是指從一側(cè)足跟著地到該足跟再次著地所構(gòu)成的周期。一個(gè)步態(tài)周期分為支撐相與擺動(dòng)相2個(gè)相位。支撐相在整個(gè)步態(tài)周期中約占60%；擺動(dòng)相約占40%。而跑動(dòng)時(shí)支撐相約占整個(gè)步態(tài)周期的65%，擺動(dòng)相約占35%。一條腿在一個(gè)完整的步態(tài)周期中經(jīng)歷的狀態(tài)依次為：足跟著地、足放平、支撐、足尖離地、腿彎曲擺動(dòng)、腿伸直向外擺動(dòng)、然后足跟著地，進(jìn)入新的步態(tài)周期。前4個(gè)狀態(tài)是支撐相，后3個(gè)狀態(tài)是擺動(dòng)相。步態(tài)周期與身高的差異不顯著。

1.2步長(zhǎng)與跨步長(zhǎng)

步長(zhǎng)是指同側(cè)足跟或足尖到邁步后足跟或足尖之間的距離，正常成人的步長(zhǎng)值約為150―160cm?？绮介L(zhǎng)是指行走時(shí)一側(cè)足跟到對(duì)側(cè)足跟之間的最大距離，正常成年人的跨步長(zhǎng)約為127cm，正常成年人隨著年齡的增長(zhǎng)，其跨步長(zhǎng)與年齡成負(fù)相關(guān)，與身高成正相關(guān)，另外跨步長(zhǎng)與步頻也有相關(guān)關(guān)系。

1.3步頻與步速

步頻是指行走時(shí)每分鐘邁出的步數(shù)，步頻=60（s）/步長(zhǎng)平均時(shí)間（s）。步速是指步行的平均速度（m/s）。對(duì)20-39歲、40-59歲、60-79歲三個(gè)年齡段的正常成人進(jìn)行步態(tài)分析表明：20-39歲年齡段的正常成人的步頻為1.9412，步速為1.2616；40-59歲年齡段的步頻為1.8117，步速為1.0514；60-79歲年齡段的步頻為1.7621，步速為0.9524 。

1.4身體質(zhì)心起伏

人起步時(shí)，雖然地面作用于人的腳底的靜摩擦力對(duì)人這一質(zhì)點(diǎn)組不做功，但這一靜摩擦力對(duì)人的質(zhì)心做功，正因?yàn)檫@個(gè)功使人的質(zhì)心動(dòng)能增大，人才得以起步運(yùn)行。另一方面，質(zhì)心動(dòng)能的獲得，是以人體各質(zhì)點(diǎn)克服靜摩擦力相對(duì)于質(zhì)心做功為代價(jià)的。這一代價(jià)來(lái)源于人體各質(zhì)點(diǎn)間相互作用的非保守力的功。對(duì)于一個(gè)健康的成人，當(dāng)其正常行走時(shí)，質(zhì)心起伏的幅度約為4.4cm。

1.5關(guān)節(jié)角度

人體下肢步態(tài)運(yùn)動(dòng)可以簡(jiǎn)化為一個(gè)四剛體模型（包括軀干）。對(duì)于髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)，圍繞靜止站立位有曲屈和伸展兩個(gè)方向，定義伸展為角度負(fù)向，彎曲為角度正向；對(duì)于踝關(guān)節(jié)有背屈和跖屈兩個(gè)方向，定義背屈為角度負(fù)方向，跖屈為角度正方向。Grabiner等認(rèn)為膝關(guān)節(jié)必須在支撐期完全伸直，在擺動(dòng)期屈曲大約60是教謀匾跫？

2步態(tài)生物力學(xué)研究的應(yīng)用

2.1功能檢測(cè)與評(píng)定

步態(tài)生物力學(xué)的研究對(duì)象為生物體的移動(dòng)狀態(tài)，測(cè)量參數(shù)具有自主控制成分。步行的對(duì)稱性和圓滑性可以根據(jù)步態(tài)分析所得的參數(shù)（包括：運(yùn)動(dòng)學(xué)、步態(tài)時(shí)間―距離參數(shù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)）進(jìn)行推測(cè)，穩(wěn)定性和波動(dòng)性可根據(jù)重心位移和力的作用點(diǎn)進(jìn)行判斷，其速度、節(jié)奏和持久性的判斷則是根據(jù)步速、步頻和步行的持續(xù)距離。從已有的研究中，主要對(duì)妊娠期婦女、老年人、“三癱一截”（腦癱、截癱、偏癱、截肢）的殘疾者、肥胖人群的行走人群進(jìn)行功能檢測(cè)與評(píng)定。

邱紀(jì)方等對(duì)20例痙攣型腦癱患兒及青年，連續(xù)進(jìn)行了步態(tài)的評(píng)測(cè)（包括運(yùn)動(dòng)分析），其測(cè)量指標(biāo)分別為：屈髖畸形（改良托馬斯試驗(yàn)）、膝關(guān)節(jié)伸展、繩肌長(zhǎng)度（角）、比目魚(yú)肌長(zhǎng)度、腓腸肌長(zhǎng)度等。其結(jié)果表明：所有指標(biāo)均與CCC具有良好的一致性（0.67～0.96）；觀測(cè)者間一致性隨測(cè)量指標(biāo)的改變而有較大改變，CCC為0.34～0.87。髖外伸展的CCC左髖是0.34，右髖為0.42。

李艷霞等采用比利時(shí)Footscan USB2平板式足底壓測(cè)試系統(tǒng)對(duì)體質(zhì)量指數(shù)>28 kg/m2的肥胖學(xué)生進(jìn)行動(dòng)態(tài)足底壓力測(cè)試，以此探索肥胖人群足底壓力參數(shù)的分布規(guī)律。

周有禮等通過(guò)對(duì)的動(dòng)力學(xué)分析，解決了孕婦完整人體檢測(cè)資料缺乏的困境，為發(fā)現(xiàn)妊娠婦女步態(tài)研究奠定了基礎(chǔ)，但是缺乏具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

王琳等采用橫向比較性研究設(shè)計(jì)法對(duì)中國(guó)青春期前BMI（體重指數(shù)）小于30 kg/ m2的男性肥胖兒童和體重正常的男性兒童在步態(tài)和姿勢(shì)控制方面是否存在差別進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示：肥胖兒童在步態(tài)的穩(wěn)定性和姿勢(shì)控制上均不如正常兒童的穩(wěn)定。

2.2疾病的預(yù)防

篇10

種植義齒是口腔科領(lǐng)域中發(fā)展最快，最令人興奮的一個(gè)分支，已成為與高速渦輪牙機(jī)、全景X線機(jī)、高分子粘固材料并列的20世紀(jì)牙科發(fā)展的四項(xiàng)重大突破之一。一個(gè)成功的人工種植體應(yīng)該和骨組織直接結(jié)合，形成良好的生物力學(xué)相容性，將咀嚼壓力均勻分布到周?chē)墙M織，應(yīng)力過(guò)大或過(guò)小，都無(wú)益于種植牙周骨組織的重建，都將導(dǎo)致種植牙的失敗。據(jù)此，本文特將人工種植牙的生物力學(xué)研究進(jìn)展作一概述。

1　應(yīng)力分布研究方法的發(fā)展

在20世紀(jì)70年代以前，生物力學(xué)研究和應(yīng)力分布的檢測(cè)多采用電測(cè)法和光彈法，電測(cè)法和光彈法屬于實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析法。電測(cè)法是實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法中最基本的方法之一，它的靈敏度與精確度較高，可用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，用于各種復(fù)雜環(huán)境下測(cè)量多種力學(xué)參數(shù)，但電測(cè)法只能逐點(diǎn)測(cè)量物件表面的應(yīng)變，且僅能獲得應(yīng)變片所在位置的應(yīng)變平均值，不能直觀得出構(gòu)件應(yīng)力分布的全貌，在環(huán)境條件惡劣時(shí)誤差較大。光彈應(yīng)力分析法具有直觀性和全場(chǎng)性的優(yōu)點(diǎn)，可用以分析各種形狀的復(fù)雜構(gòu)件和表面應(yīng)力，也是口腔生物力學(xué)常采用的研究方法，但光彈法不能把材料力學(xué)和彈性理論聯(lián)系起來(lái)，如不能計(jì)算出模型內(nèi)任意處的應(yīng)力值和位移值。自從1973年Theresher和Farah幾乎同時(shí)將有限元法（finite element method，F(xiàn)EM）應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，F(xiàn)EM已成為一種有效的數(shù)學(xué)工具，在口腔生物力學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用。FEM具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以準(zhǔn)確地表達(dá)復(fù)雜的幾何形狀；可以在同一模型上對(duì)不同性質(zhì)的材料進(jìn)行力學(xué)分析；可以進(jìn)行復(fù)雜載荷條件下的應(yīng)力分析；模型的轉(zhuǎn)換較為簡(jiǎn)便；對(duì)應(yīng)力的內(nèi)部狀態(tài)及其它力學(xué)性能定量測(cè)定的代表性好，同時(shí)FEM在應(yīng)用中自身也不斷得到完善，其中從二維到三維是FEM發(fā)展的一個(gè)飛躍。1976年Weinstein等應(yīng)用二維FEM分析了多孔圓柱種植體界面的應(yīng)力分布，將FEM引入了口腔種植領(lǐng)域，從此，有關(guān)種植義齒生物力學(xué)的研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段。Meijer等［1］將二維有限元法和三維有限元法進(jìn)行了比較，認(rèn)為后者的模型相似性好，可客觀反映被分析受力結(jié)構(gòu)的信息，但是有限元法的單元在大小、形狀、數(shù)目、載荷情況、假設(shè)條件與真實(shí)情況差異及邊界條件等均影響結(jié)果。因此，為使結(jié)果更加真實(shí)可信，有限元法的研究手段不斷完善，目前已從靜態(tài)研究發(fā)展到動(dòng)態(tài)研究，并有向非線性發(fā)展的趨勢(shì)。

2　種植體材料對(duì)應(yīng)力分布的影響

人工牙種植體的研究和應(yīng)用已有30多年的歷史，但迄今為止，只有少數(shù)幾種材料的種植體為人們所接受，其中應(yīng)用歷史最長(zhǎng)、也最廣泛的是鈦質(zhì)種植體，金屬鈦具有良好的生物相容性，與骨組織形成緊密、牢固的結(jié)合，而且其彈性模量與骨很接近，與骨結(jié)合所形成的界面是動(dòng)態(tài)的，在適當(dāng)負(fù)荷的刺激下，種植體與骨的接觸程度在一年后會(huì)從53％增加到74％［2］，所以說(shuō)鈦是一種理想的種植材料。Mailath（1989）等［3］用有限元法對(duì)種植體材料進(jìn)行了研究得出結(jié)論，種植體材料的彈性模量至少為110，000N／mm2（1．1×10MPa）。Clelland（1991）等［4］用三維有限元法研究了Screwvent骨內(nèi)種植體及支持組織應(yīng)力分布情況，這種商業(yè)純鈦種植體最大應(yīng)力區(qū)是在種植體的頸部，這些應(yīng)力比商業(yè)純鈦的疲勞極限（259，90MPa）低18倍，骨內(nèi)最大壓力值（19．57MPa）是在頸部的舌側(cè)區(qū)，而且Screwvent種植體近遠(yuǎn)中應(yīng)力（最大為0．38MPa）比種植體頰、舌側(cè)低得多。這一點(diǎn)和以前放射照片研究的骨吸收發(fā)生在種植體的近遠(yuǎn)中不同。為了更快的形成骨整合，人們還從種植體的表面涂層入手。尤其是羥基磷灰石噴涂（hydroxyapatite，HA）研究最多，但還是有很大爭(zhēng)議，生物活性材料的涂層，可以改善與骨的結(jié)合方式，從生化角度上看，對(duì)種植牙長(zhǎng)期成功是有益的，但從生物力學(xué)角度是否有明顯的改善并不清楚［5］。Rieger（1989）進(jìn)行了研究認(rèn)為：骨結(jié)合界面與骨適應(yīng)界面比較，從生物力學(xué)上看種植牙周?chē)莾?nèi)的應(yīng)力分布比較并沒(méi)有明顯的改善，這還有待于進(jìn)一步研究。最近Meijer（1997）等［6，7］使用柔韌高分子生物材料（polyactiv，PL）即聚丁烯對(duì)二苯酸鹽（酯）聚合物（polyethyleneoxide polybutylenete rephthalate（PEO：PBT）copolymer）和硬性HA穿齦種植體進(jìn)行動(dòng)物（狗）實(shí)驗(yàn)研究，從組織學(xué)上和臨床方面作一比較，PL設(shè)有三種（一種密集型，兩種多孔型）6個(gè)月加載，PL和HA種植體周?chē)墙M織在第6周有骨吸收（高度失去1mm），第12周可見(jiàn)重建，18周后恢復(fù)到原來(lái)的水平，結(jié)果PL比HA引起密度上較少的降低。這個(gè)結(jié)果顯示：柔韌種植材料更有利于應(yīng)力向周?chē)墙M織傳導(dǎo)。臨床方面PEO：PBT和陶瓷、生物玻璃、鈦、和其他材料相比較，結(jié)果：PEO：PBT是一種柔韌材料，能降低穿齦種植體頸部應(yīng)力峰值，致密型PL功能合適，運(yùn)動(dòng)性能與天然牙相近似，表現(xiàn)出最好的臨床功能，也能減少種植體周?chē)鷳?yīng)力峰值。從組織學(xué)觀察得出結(jié)論：柔韌的骨結(jié)合，種植體更能較好地把應(yīng)力傳導(dǎo)到周?chē)墙M織，因此它可能是硬性種植體有前途的替代物。

3　種植體形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)力分布的影響

成功的種植體不僅取決于種植體材料的生物學(xué)性質(zhì)及手術(shù)技術(shù)，種植體的表面形態(tài)也十分重要。近年來(lái)，國(guó)外學(xué)者圍繞著種植體以什么樣的形態(tài)結(jié)構(gòu)才具有最佳的生物力學(xué)相容性，作了大量的研究。關(guān)于口腔種植體宏觀形態(tài)基本上認(rèn)為以單個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱為最佳，所以新近出現(xiàn)的或改良的種植體系列極少看到過(guò)去傳統(tǒng)的錨狀或翼狀形態(tài)。對(duì)種植體表面微觀形態(tài)，自70年代以來(lái)也是人們研究的熱門(mén)，在這個(gè)問(wèn)題上雖然還有不同看法，但有一點(diǎn)是比較一致的，即粗糙的種植體表面更利于新骨生長(zhǎng)，形成更廣泛骨種植體結(jié)合區(qū)。Mailath（1989）使用有限元法研究了骨內(nèi)種植體形狀與應(yīng)力分布的關(guān)系得出結(jié)論，圓柱形種植體比圓錐形種植體更可取，因?yàn)樗档土藨?yīng)力在骨皮質(zhì)上的峰值。Rieger（1990）等［8］應(yīng)用二維有限元法，對(duì)6種種植牙（Branemark，CoreVent，Denar，Miter，Stryker和一種實(shí)驗(yàn)用種植牙—RBT411）進(jìn)行定量分析，結(jié)果表明：所有6種種植牙都有根尖沖擊應(yīng)力的存在，Denar種植牙應(yīng)力最大，Denar、Miter和Stryker種植牙可出現(xiàn)牙槽嵴部病理性骨吸收，Miter和實(shí)驗(yàn)用RBT411種植牙應(yīng)力分布最好。Hurson（1994）［9］對(duì)3．25mm和3．8mm螺紋種植體進(jìn)行了工程力學(xué)分析，闡述了螺紋設(shè)計(jì)原則，材料的強(qiáng)度，力學(xué)疲勞分析，提出了螺紋設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。Binon（1996）［10］評(píng)價(jià)了六角形種植體（hexagonal implants）力學(xué)性質(zhì)，與基臺(tái)相連的抗扭強(qiáng)度及適合的裝置，建議生產(chǎn)商應(yīng)該提高種植體的耐受性、精確性、逼真性和堅(jiān)固性。Arpinar（1996）等［11］用有限元法對(duì)兩種硬性種植體設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，結(jié)果為：中空螺旋種植體（ITI1）在頂點(diǎn)區(qū)域產(chǎn)生高和應(yīng)力集中，而實(shí)心螺旋種植體（ITI2）應(yīng)力的分散轉(zhuǎn)移要比中空好得多。1996年黃輝等［12］對(duì)螺紋頂角角度對(duì)柱狀螺旋根管內(nèi)種植體應(yīng)力分布進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：螺紋頂角角度的改變，可以導(dǎo)致種植體在支持組織的應(yīng)力分布水平的變化，螺紋頂角為60度的種植體應(yīng)力分布較合理，為種植體設(shè)計(jì)、應(yīng)用提供理論依據(jù)。

4 種植體的長(zhǎng)度和直徑對(duì)應(yīng)力分布的影響

對(duì)于種植體長(zhǎng)度和直徑與種植體周?chē)敲鎽?yīng)力反應(yīng)的關(guān)系，目前國(guó)外研究報(bào)告的觀點(diǎn)不一致。Mailath（1989）等［3］用有限元法對(duì)不同直徑的種植體進(jìn)行生物力學(xué)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大直徑種植體產(chǎn)生有利的應(yīng)力分布效果。Block（1990）［13］通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)證明，種植體從骨中拉出力與其長(zhǎng)度關(guān)系極大，而與其直徑關(guān)系不大。Lum（1991）［14］發(fā)現(xiàn)骨界面應(yīng)力主要集中于種植體頸部的牙槽嵴頂而非整個(gè)種植體周?chē)?，并?jù)此推論使用短種植體可能對(duì)骨界面應(yīng)力集中值影響不大。Lum（1992）［15］用工程統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，分析了軸向力和水平力作用下種植體力的傳導(dǎo)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在軸向力作用下，僅僅長(zhǎng)度為10mm，直徑為4mm的種植體，能傳導(dǎo)平均最大咬合力，支持骨受到張力在正常生理限度內(nèi)。在水平力作用下長(zhǎng)度大于12mm時(shí)，再增加長(zhǎng)度對(duì)力的傳導(dǎo)無(wú)顯著差異。Meijer（1992）等［16］使用短種植體對(duì)其周?chē)膽?yīng)力無(wú)太大影響。鄒敬才（1996）等[17］應(yīng)用二維有限方法，對(duì)3mm，4mm，5mm三種不同直徑的螺旋型種植體進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明：螺旋型種植體直徑增加，對(duì)骨界面的總體應(yīng)力分布規(guī)律影響不大，但隨著直徑的增加，對(duì)骨界面應(yīng)力降低，種植體與骨界面的相對(duì)位移運(yùn)動(dòng)也相應(yīng)減小，有利于骨界面的應(yīng)力分布。提示臨床盡可能選擇直徑稍粗的一些種植體。Tuncelli（1997）［18］等應(yīng)用有限元法，比較了ITI中空?qǐng)A柱兩段式種植體不同直徑（3．5mm，4．5mm，6mm）應(yīng)力分布。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：相對(duì)較大的直徑種植體更有利于下頜后部區(qū)域（應(yīng)力分布好）。張少鋒（1997）等［19］用有限元法研究了種植體長(zhǎng)度和直徑對(duì)種植全口義齒應(yīng)力的影響，得出結(jié)論：種植體周?chē)墙缑鎽?yīng)力的大小與種植體長(zhǎng)度密切相關(guān)，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。種植體直徑在臨床常用范圍內(nèi)變化時(shí)，僅引起自身應(yīng)力集中值的改變，而對(duì)種植全口義齒的其它結(jié)構(gòu)和組織應(yīng)力狀況影響不大。

5 種植體上部結(jié)構(gòu)的連接裝置對(duì)應(yīng)力分布的影響

人們?yōu)榱巳ツ７绿烊谎姥乐苣さ木彌_作用，一些學(xué)者用一些具有粘彈性的材料如聚甲醛制成內(nèi)動(dòng)部件，連接種植體和附著體。McClumphy（1989）在種植牙上用聚甲醛材料設(shè)計(jì)了一個(gè)具有彈性的內(nèi)連接體，并用鈦制作一相同的內(nèi)連接體作對(duì)照，用光彈應(yīng)力分析法對(duì)兩者進(jìn)行了應(yīng)力分布的對(duì)比研究，結(jié)果：在骨界面上應(yīng)力分布兩者沒(méi)有顯著差異。van rossen（1990）等［20］通過(guò)二維有限元法，對(duì)不同彈性連接體彈性模量和不同外形的內(nèi)連接體在單個(gè)種植體上進(jìn)行分析，結(jié)果：內(nèi)彈性連接體彈性模量的改變對(duì)周?chē)菓?yīng)力分布沒(méi)有影響。Chapman（1990）等［21］設(shè)計(jì)一種內(nèi)部減震器（shockabsor＿ber），把種植體與義齒相連接，用鈦制作對(duì)比，結(jié)果：兩者有顯著性差別，可減少咬合力。elChkawi hG（1990）在種植體上部結(jié)構(gòu)下面使用一層彈性材料，種植體不動(dòng)，而上部結(jié)構(gòu)可動(dòng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種改進(jìn)使應(yīng)力和位移分布和天然牙相類似。Kraut（1993）等［23］設(shè)計(jì)了一種彈性內(nèi)動(dòng)連接系統(tǒng)，結(jié)果表明這套系統(tǒng)能吸收應(yīng)力，減少達(dá)到種植體和周?chē)堑膽?yīng)力值。