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生物力學與醫學工程范文1
英文名稱：中國生物醫學工程學報(英文版)
主管單位：中國科學技術協會
主辦單位：中國生物醫學工程學會;天津泰達生物材料與醫學工程研究所
出版周期：季刊
出版地址：天津市
語
種：英語
開
本：16開
國際刊號：1004-0552
國內刊號：11-2953/R
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創刊時間：1992
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生物力學與醫學工程范文2
“當然不是什么自設專業。生物醫學工程是交叉學科，可是個大熱門，我也許會做個工程師吧。”我笑著應答。
“是不是也要和典型工科男一樣，整天對著電腦看數據，或是畫圖呢？”
“這會是工作的一部分，因為有不同的分支，就業也有很大的不同?！?/p>
很多人聽說我學生物醫學工程專業，都表現出驚詫的眼神，不知道會學些什么。當他們得知我在醫學院，眼里的驚訝就又升了一個等級。是的，我在醫學院讀工科博士學位，夢想著能成為一個為醫學事業效力的工程師。
下一個諾貝爾獎的產出地
生物醫學工程是一門新興的交叉學科，它是工程學、生物學和醫學的完美結合。通過研究人體系統的狀態變化，運用工程技術手段去控制這類變化，來解決醫學中的有關問題，保障人類健康，為疾病的預防、診斷、治療和康復服務。如果說醫生是在臨床上給予病人直接的救助，那么生物醫學工程師就是通過研發的方式，為醫生提供技術支持。
現代醫學的迅速發展，離不開高新設備的推動。手術室中高端器械，如高頻電刀、激光刀、呼吸麻醉機、監護儀、X射線電視、超聲、核磁共振成像技術等，都是生物醫學工程高速發展的產物，生物醫學工程研究者就是這些醫用電子儀器的研發者。當你看扣人心弦的美國醫療劇時，醫生常常使用的挽救了無數生命的除顫儀，就得力于醫學工程師的研究和設計。
生物材料制作也是生物醫學工程的重要組成部分之一。在我國器官捐獻還較少，而很多終末期器官衰竭者又在等待新的器官來延續生命，于是人工器官應運而生。生物材料為各種人工器官提供物質基礎，器官制造直接關乎生命，是個大學問。制作人工器官的材料必須要充分考慮強度、硬度、撓度、韌性、耐磨性及表面特性等各種物理、機械等性能。由于這些人工器官大多數是植入體內的，所以要求具有耐腐蝕性、化學穩定性、無毒性，還要求與機體組織或血液有相容性。這些材料包括金屬、非金屬及復合材料、高分子材料等，其中輕合金材料的應用較為廣泛。所以，從事這一領域研究不僅要有豐富的醫學知識作為基礎，還要對物料、材料等方面有深入了解和研究。相信在未來隨著技術的成熟，我們會設計出質量高而又成本低的人工器官，為人類的健康作出更大貢獻。
最有趣、最前沿的要數神經網絡的研究了。大腦是人體最復雜的器官，對腦神經的研究是目前世界各國科學家掀起的一個新熱潮。這是一個可能引起重大突破的新興邊緣學科，它研究人腦的思維機理，將其成果應用于研制智能計算機技術。運用智能原理去解決各類實際難題，是神經網絡研究的目的，現在這一領域已取得可喜的成果。也許，下一個諾貝爾生物或醫學獎的獲得者就是研究該領域的生物醫學工程科學家。
除此之外，生物醫用陶瓷材料、納米醫學、微創醫學、生物力學、生物信息學、遠程醫學與健康信息學等，都是生物醫學工程的重要分支。
英語想不好都難
單看這個專業的名字，就能看出這個新興的交叉學科的三大板塊――生物、醫學、工程，缺一不可。
第一板塊：生物。在該領域，學生要修讀化學生物學、生物傳感與分析、生物信息學、生物電子學等相關課程。不僅要掌握這些理論基礎，還要有生物科學的基本實驗技術，能從事試驗工作。
第二板塊：醫學。在醫學方面，學生要修讀人體生理學、人體解剖與組織學、神經科學、醫學統計學等。同時要學習生物醫學儀器的基本原理、設計方法，并了解相關儀器的發展趨勢，掌握現代醫學影像技術的基本原理、技術現狀和發展趨勢。此前我對醫學影像學一無所知，后來去醫院和一些廠家實際參觀，一張張生動立體的器官美圖、核磁共振檢查帶來的精確診斷，讓我領略了生物醫學工程的巨大魅力。
第三板塊：工程。盡管此專業在很大程度上是為了服務于醫學領域，但是在學習的過程中，涉及工科的課程最多，也最復雜。生物力學是必修課，但是有其自身特點，這是一個應用力學原理和方法對生物體中的力學問題進行定量研究的學科。像生物流體力學、生物心血管系統、飛行等與水動力學、空氣動力學、邊界層理論和流變學等有關的力學問題，學習者了解了這些后可以對自己的身體有更深的認識。除此之外，納米科學技術引論、成像理論與技術、信息可視化技術、電路與電子技術、計算機硬件與軟件、信號處理與分析等實踐性較強的課程也是必修課。
作為工科專業，它對實踐能力的要求很高，較強的動手能力也是畢業生將來就業的基礎。在研究生階段，我們要學習硬件電路設計與調試，要像“碼農”一樣，熟練掌握計算機編程。此外，如果你以為生物醫學工程學生外語是弱項的話，那你就大錯特錯了。也許你入學的時候英語剛剛到國家線，甚至是自己的減分項，那么通過兩三年的研究生學習，你也能成為英語高手。因為生物醫學工程專業在歐美國家發展強勁，我們用的一些教材都是英文原版，如《磁共振成像原理》《系統與計算神經科學》等。同時我們也要閱讀大量的外文文獻，了解國外前沿動態。一些專業課還要全英文教學，在這樣的語言環境中，英語想不好都是難事。
生物力學與醫學工程范文3
近10年來，在醫療成像、生理建模、傳感系統及計算和網絡技術、可視化和虛擬現實、人機交互和自動化等方面的巨大進步，使得生物醫學工程有了快速、顯著的發展。生物醫學工程涉及了醫藥和生物科學的工程應用準則，包括生物醫藥、醫療成像、生理建模、實時系統、自動化控制、信號處理、圖像重建、模式識別及生物力學等領域。目前，生物醫學工程已經擁有了復雜的醫療診斷及治療手段，越來越多的研究成果已經應用于臨床，幫助我們開發新的植入物或假肢及創造新的醫學成像技術和完善的工具集技術以用于疾病的檢測、預防和治療。
全書由兩部分組成，共9章。第1部分先進的計算方法，包含第1-5章：1.生物醫學圖像分割中的圖形算法技術。用于分割三維醫學圖像結構的圖形方法，即圖割法和多物體、多表面的分層優化圖形圖像分割法；2.醫學圖像處理中的信息論聚類?；仡櫫俗罱畔⒄摽蚣芟碌募悍椒?，介紹了其能夠在一幅表示不同組織特性的醫學圖像中尋找聚類的合適數量，提出了一種對于優化給定聚類配置質量的目標函數的聚類方法；3.多目標差分進化算法――基于模糊聚類的腦部MR圖像分割算法。介紹了應用于同步優化多集群的基于多目標差分進化模糊聚類技術，詳細地論述了用于底層優化的差分進化算法技術原理，闡述了在差分進化中聚類中心向量編碼技術；4.丘腦皮層神經質量模型振蕩動力學的功率譜及非線性分析。首先提出了在阿爾茨海默式癥中的異常腦震蕩研究中的多模態分析技術，接著介紹了一種結合了丘腦皮層神經質量模型功率譜分析與非線性行為分析；5.蛋白質功能預測元學習方法。介紹了多尺度蛋白質生物功能預測算法，討論了在蛋白質功能分析中使用元學習方法的優勢，尤其是在蛋白質序列分析、三維結構比較、生物功能解釋與分子間相互作用分析中，給出了對選定的生物系統進行整體行為預測的不同的計算方法及元學習預測系統。
第2部分生物醫學應用，包括第6-9章：6.三維超聲圖像頸動脈分割。本章介紹了一種精確可靠的從三維超聲圖像中進行頸動脈分割方法，闡速了頸動脈血管分割算法，并證明了三維超聲是一種對于在經動脈粥樣硬化中前期后期的定量分析中的可行算法；7.結構神經元可塑性定量圖像分析的一些當代問題。介紹了在微觀層面腦結構研究過程，闡釋了神經元可塑性過程，以解釋大量神經退化性疾病原因，使用熒光共聚焦顯微鏡對腦組織圖像進行定量分析；8.軟骨和軟骨下骨中的骨關節炎的先進核磁共振成像。概述了用以檢測軟骨及軟過下骨組織、軟骨生物組織的非植入性病理檢測的核磁共振成像技術，介紹了在該領域的最新發現，及骨關節炎的檢測和治療方法；9.計算機斷層掃描圖像中基于下頜骨骨折的發際線檢測的計算機視覺。本章介紹了可以從CT圖像中檢測下頜骨骨折的發際問題，闡述了解決該問題的方法，即首先在二維CT圖像切片中確定頜骨的骨折發際線，接著使用最大流最小割算法檢測的骨裂結構。
本書適合計算機科學、生物醫學工程、電氣工程與系統科學等專業碩士研究生閱讀和學習，亦可作為對圖像處理、三維重建、信息技術及生物醫學研究感興趣的其他專業學生參考書。對于在計算和分子生物學、生物工程以及圖像處理的研究人員或從業人員，本書也會提供很有用的幫助。作者： 張進興，本文來自《中國醫學工程》雜志
生物力學與醫學工程范文4
關鍵詞：生物醫學工程（BME）；本科教育；培養方案
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）07-0016-02
生物醫學工程（Biomedical engineering，BME）是一門生物醫學與理工科交叉滲透相結合而發展起來的邊緣學科，它整合了數學、物理、生物醫學、工程技術、計算機技術等眾多領域，具有綜合面廣、交叉性強的特點。應該說有多少工程的門類，就會有多少生物醫學工程的分支。與物理、數學等傳統專業相比，生物醫學工程專業建立的時間較短，又具有專業覆蓋的知識面寬、交叉性強、實踐性強的特點，因此如何建立完善的BME專業本科教育培養方案是世界各國、各高校所普遍面臨的一大難題。相比之下，美國代表了目前全世界生物醫學工程教學和研究的前沿，因而廣泛學習、了解該專業本科教育在美國的情況，并結合國內實際，是形成更加完善的、具有自身特色的國內生物醫學工程專業本科教育培養方案的最有效途徑。
一、生物醫學工程專業本科培養概況
生物醫學工程是綜合生物學、工程學、醫學的理論、方法和手段，從工程的角度研究人體結構功能及其相互關系，以解讀生物醫學中人的生命奧秘，解決醫學中的實際問題，保障人類的健康，為疾病的預防診斷治療和康復服務的學科。作為多學科交叉、融合的新興邊緣學科，BME崛起于20世紀60年代，被認為是今后幾十年內最容易出現理論突破和技術創新的學科領域之一。美國的生物醫學工程是全球發展最早和最快的，早在1953年就制訂了其學科研究計劃，并于1967年把培養BME專門研究人員列入該計劃。此后，一些著名大學相繼開設了BME專業科系，開始了其專業本科人才的培養。目前全美共有60余所大學的BME本科專業獲了美國工程技術認定委員會（ABET）的認定，獲得授予學士學位資格。而我國的生物醫學工程專業本科教育始于20世紀70年代末。據不完全統計，到2008年全國已經有110余所大學有該專業的本科招生計劃，其中約24個為醫科院校（包括兩個軍醫大學），其余八十余個為理工或綜合性大學。隨著設立該專業的高校迅速增多，各高校面臨的生源競爭日趨激烈，同時畢業生的就業形勢也更加嚴峻。因此，亟需積極探索、創新和完善該專業的教育培養方案，形成自己的特色，創出品牌，以鮮明特色和高質量在競爭中贏得一席之地。本文主要以國際知名高?！s翰霍普金斯大學和重慶大學的最新本科培養方案為參考樣本，從培養目標、教學計劃與課程設置、學位設置等方面，對比分析了中美生物醫學工程專業本科教育的基本情況，希望對國內該專業本科教育發展有所啟示。
二、兩所中美大學的生物醫學工程專業本科培養方案對比
在美國很有影響力和公信力的美國新聞（US News）和世界報道（World Report）最新聯合公布的2009年度生物醫學工程專業本科教育排名表中，約翰霍普金斯大學位列第一，具有很強的代表性。這里就選擇了這所國際知名高校的生物醫學工程專業的最新本科培養方案為參考樣本，從培養目標、教學計劃與課程設置、學位設置等方面，同樣與國內具有一定代表性的重慶大學的生物醫學工程專業培養方案進行比較分析，以分析不同和找出差距。
1.培養目標與培養規格及要求的比較。在這個方面，美國的BME本科教育更多地是為研究生培養（含職業教育）打基礎。這個理念反映在他們的培養目標上，就是通過對學生進行理科、工程、醫學及人文社會學科等相關領域的四年本科教育，使其具有廣闊的工程學和生物醫學背景，能夠理解、闡明并應用相關工程學原理解決醫學問題；能夠成功地從事職業實踐并繼續深造，具有獨立的學習和工作能力。他們并不強調讓學生具備某種專業技術技能，更看重的是基本素質和綜合能力的培養，從而使得畢業生具有更廣闊的發展空間。而我們是以培養在生物醫學工程領域、醫學儀器以及其它電子技術、計算機技術、信息產業等部門從事設計、制造、應用、開發和企業管理的高素質創新型工程技術人才為目標，更強調學生對生命科學、電子技術、計算機及信息科學等專業技術及技能的掌握。相比之下，我們的培養目標更加明確，要求更加具體，但也存在過于單一和局限的問題，因此學生在擇業的廣泛性方面遠不及美國。
生物力學與醫學工程范文5
關鍵詞生物醫學工程；電子類專業課程；教學模式改革
0引言
大學本科專業課程教學模式的改革和創新是一項需要頂層設計的復雜系統工程，生物醫學工程專業具有理、工、醫相結合的交叉學科特點，它應用工程的理論、技術和方法，研究和解決生物醫學領域中的科學問題。近些年，隨著科學及社會的發展，對這個領域高素質的創新型人才的需求有不斷增長的趨勢。美國勞工組織的數據顯示，生物醫學工程專業人才的就業在工程勞動力市場中的增長最大，預計2008年至2018年有72％的增長率。在歐盟，專利的數量在生物醫學技術的范疇中也是最高的［1］。醫科大學的生物醫學工程專業，具有在豐富臨床資源的醫學大背景和大環境下的特色，需要在教學中體現兩個結合，即理工科學與生物醫學緊密結合、基礎研究與臨床實際緊密結合。面對新的形勢，只有積極探索并對教學模式進行不斷改革才能促使高校培養的人才滿足新時代更高的要求。以往的教學模式習慣是以教師為主導，課程教學更多是教師對知識的講授，缺少對學生創新思維的培養，學生在課堂上是被動灌輸，教學效果差強人意。教學工作需要更新整體教師隊伍的教育教學理念，構建“指導性傳授知識與主動性學習相結合”的互動性專業課程教學模式［2］，既加強教師的個性化指導，也尊重學生個性化發展的要求。本研究團隊調研了國內外相關專業教育課程的主要目標和課程設置，學習了國內外生物醫學工程實驗室主要開展的研究成果以及工程培訓的內容［3－5］。國外大多數生物醫學工程專業的學生，除了學習數學和基礎工程課程之外，還要學習生物電子、生物信息、生物材料或生物力學等專業知識，并且在畢業前有機會在校外相關機構實習或見習，同時許多工程系還會與生物醫學工程系在一些項目中聯合，以培養更高素質的學生。結合國內實際情況，在電子類課程的教學過程中，重點培養學生的工程設計能力、工程實踐能力、思辨和創新能力、終身自主學習能力和自我發展能力，激發學生探究與創新的興趣，培養良好的學習和科研習慣，以便不斷提高專業課程的教學質量和專業人才的培養質量，實現整體學科的內涵式發展。
1教學模式改革
1、1制定專業課程教學設計方案
“教”是為了“學”，整合化的教學設計理論強調教學條件的確定必須以學習者的學習過程與需求為依據，教師在教學設計時，建立以學生為中心、以學為本的教學觀念，依據學科發展，不斷挖掘并更新教材中的相關知識點，對專業課程內容的知識結構和脈絡體系進行有機整合，培養學生的思辨能力，激發學生的創新性思維。結合調研學習的情況，形成專業課程教學設計方案模板，如圖1所示。教學內容與教學活動的設計通常包含7個環節，即回顧知識溫故知新、以實例開場引入新課、創設情境提出問題、層層推導突破難點、前后呼應解答問題、應用知識課堂練習、拓展思維延伸課堂。教師在各自教授的專業課程中分別優化教學設計并不斷完善，執行順序可以根據教授內容的不同而有所調整。
1、2改進教學方法
結合專業特點將全部專業課程按照年級進行頂層設計，大學二年級通過3門專業基礎課程提高學生自主學習的能力，大學三年級通過7門專業課程培養學生探究學習的能力和思辨能力，大學四年級通過3門專業課程提高學生解決實際問題的能力，以便為完成畢業設計奠定良好的基礎。以理論和實踐相結合為中心，倡導自主性、研究性和創造性的學習。授課過程中，授課內容上充分體現理論和實踐的緊密聯系，引導學生在學習過程中積極思考；授課方法上多采用啟發式、討論式及案例分析式等教學方法，以促進學生對基礎知識的理解，能夠運用知識創造性解決實際問題。教學方法的改進，不僅要求教師具備創新意識和積極進取的精神，還要求教師具有很強的工程實踐能力［6］。本著繼承和創新的原則，對大學二年級的電工與電路分析、模擬電子技術、電子技術實驗3門課程的教學內容進行整合和規劃［7］，挑選出一些適合自主學習的知識點或者課程章節內容。如在電工與電路分析課程中，結合4大模塊（電阻電路的時域分析、動態電路的時域分析、動態電路的變換域分析、電機原理）的教學基本內容所涉及的知識結構，挑選出“無源器件的認識”、“步進電機的原理及應用”、“常見電機原理及應用”、“對偶性的理論知識與分析方法”、“含受控源電路分析方法的總結”、“戴維南定理的應用意義”、“相量的定義、使用和意義”、“MATLAB在電路分析中的應用”、“使用Multisim進行電路仿真”、“一階電路和閃光燈電路的原理分析及仿真”和“RLC電路的動態特性綜合研究與仿真”共計11個知識點，培養學生自主學習的能力。首先在授課前，將相關學習資源上傳至各課程的網絡平臺上，提出若干個難度適中的問題，并對自主學習提出具體的要求。然后根據學生意愿或隨機分成幾個小組，每個小組針對某個問題查閱文獻資料，通過對所查資料的分析、整理、歸納，制成PPT課件。前期準備好后，在課堂上每小組派出代表分別演示并講解10min左右，教師與學生共同針對其演講的內容進行提問和討論。最后教師對所涉及的知識范圍和討論熱點進行總結，并對學生講不清楚的或者理解有偏差的問題進行補充和更正。這個過程以學生自主學習為主，教師起輔助指導作用，可以事先講解課題分析的方法、提供必要的相關資料、介紹必備的專業背景知識，既要讓學生領會課程的知識重點和應用領域，又要充分激發學生的學習興趣。大學三年級有信號與系統、數字信號處理、脈沖數字電子技術、醫用傳感器、單片機原理與應用、電子學測量方法和電子工藝實習7門課程，在理論課的教學方式上，采取教師講授與學生交流討論并重的方法進行。針對基本原理知識，教師重點講授，采用啟發式、推理式及案例分析式等教學方法，引導學生積極思考，激發學生的學習熱情和興趣。如在數字信號處理課程中，將功能電刺激研究課題的成果作為一個實例，講授功能電刺激實現膀胱排尿功能障礙治療的原理和方法，并加深醫學信號處理理論在本專業領域的重要作用。例如，在信號與系統課程中，將拉曼光譜研究課題的成果作為講授卷積和反卷積的一個實例，將公式和概念與實際應用結合起來，通過反卷積解決基地信號不一致的問題，確保信號處理和特征提取的可靠性，為實現疾病的可靠診斷提供條件。如在脈沖數字電子技術課程中，利用“雨課堂”平臺，新增“發現生活中的數電”專題，引導學生自主學習生活中比較常見的數字電路應用實例，介紹其電路功能、電路結構、工作原理、應用范圍等。又如在單片機原理與應用課程中，教師在課堂上現場演示“電子節能定時轉換器”等工程產品工作過程，幫助學生通過實踐體驗，進一步理解單片機功能和工作原理，同時引導學生觀察學校食堂切面機器人等日常場景中的應用，以及觀看該領域最新流行技術（Arduino開源硬件平臺）應用視頻，自行分析感興趣的單片機應用實例的工作原理、可能出現的問題等，從而加深對知識點的理解和掌握。在實驗教學中，針對基本原理設計實驗方案及技術路線，主要采取探究型教學方式，通過討論交流，讓學生主動探索知識、培養創新思維和思辨能力。如針對數字信號處理課程的實驗教學內容，采用探究式教學方式，改變傳統實驗過程，以教師為主導，結合理論課教學內容，合理地設計實驗方案，以學生為主體展開實驗，使過去被動式的實驗教學方式變為學生主動設計實驗過程，獨立完成實驗內容，并撰寫論文式實驗報告進行歸納和總結。整個實驗過程相對獨立、開放，從實驗的預習、操作到最終的實驗報告撰寫全部以學生為主體，一方面可以更好地與理論課內容相結合，驗證相關原理和方法，達到提高教學質量的目的；另一方面加深了學生對所學知識的理解，激發了學生的學習興趣，培養了獨立分析問題、解決問題的能力。依據大學四年級的醫學儀器原理與實驗、嵌入式系統原理與應用、臨床工程學3門課程特點，給學生提供若干個小項目，在學生明確要解決的問題后，教師指導學生對項目需求進行詳細的分解，同時列出要用到的專業知識點，引導學生尋找每個問題的解決方案和技術路線。將解決問題的實踐與理論的知識點密切結合，這種項目式學習、協作式學習或問題式學習對于促進學生深刻理解專業知識并解決實際問題具有重要意義［8］。學生邊學習邊設計，逐步實現項目的全部功能。如在嵌入式系統原理與應用課程教學中，涉及嵌入式文件系統和Android嵌入式系統及應用開發的理論部分，配合Android界面設計實驗和Android應用程序設計及醫療平板應用實驗兩個綜合性項目。最終要求學生設計一個人機交互UI界面，并對學生的設計成果，檢查驗證其正確性和可靠性。同時，借鑒國內外生物醫學工程教育教學經驗，結合醫學院校的特點，從創新實驗室和第二課堂、學生科研訓練等方面開辟生物醫學工程專業課外教學的形式和內容，以彌補課堂教學的不足，為培養合格的、創新的應用型人才提供幫助［9］。
1、3改革考核方式
區別于傳統的“一張試卷定乾坤”，為了促進自主學習的開展，對學生的學業進行全方位考核。結合調研學習的情況，加大過程考核的比例，擬定各門課程的考核方案。加大專題討論、探究學習、項目設計等學習模式的比重，注重學生在整個學期的過程考核，激勵學生在學習過程中逐步培養各項能力和素質。如電子學測量方法課程的考核方案為綜合考察，即實驗占30％，協作學習占30％，閉卷考試占40％。協作學習有兩部分內容，第一部分為電子測量的新進展和新應用，第二部分涉及示波器原理及測量方法。要求以小組為單位，課下自主學習，課上匯報討論。圖2所示是這門課程協作學習組內自評評分表，圖3是這門課程第一次協作學習的課堂匯報評分表。這兩部分的成績，再加上學生完成課下自主學習，并在BlackBoard網絡教學平臺上網絡課程中按時提交PPT的成績，共同構成協作學習的成績。
2教學改進成果
進行教學模式改革3年來，收獲了良好的教學效果，學生網絡評教成績均在93分以上，同時積累了一些教學改革成果。如電工與電路分析、模擬電子技術、脈沖數字電子技術、電子技術實驗課程梯隊，累計共獲批7項校級教改項目，發表4篇教學文章。又如單片機原理與應用、嵌入式系統原理與應用課程梯隊，連續獲得網絡課程建設、在線開放課程等4個校級項目的資助，發表了3篇關于這兩門課程的教學方法探索文章，指導本科生多次參加全國大學生生物醫學工程類創新設計競賽并獲獎。再如信號與系統、數字信號處理課程梯隊獲批2項校級教改項目，發表5篇與教學改革相關的文章，梯隊教師榮獲2016年全國大學生生物醫學工程類創新設計競賽優秀指導教師和2017年第九屆挑戰杯首都大學生課外學術科技作品競賽優秀指導教師的榮譽稱號。
生物力學與醫學工程范文6
關鍵詞：螺旋形 鋼板內 影響因素
【中圖分類號】R-3 【文獻標識碼】B 【文章編號】1008-1879（2012）11-0385-02
1 鋼板的長度
螺旋形骨折屬于不穩定型骨折，因骨折段相對較長，在鋼板固定不夠堅強情況下，傷肢受到綜合外力的影響，骨折塊間產生微動，必然導致鋼板的松動疲勞、彎曲或折斷[1，2]。鋼板的選擇長度應在螺旋段長度加上骨折段平均直徑的五倍以上，才能抵抗一定的剪應力，達到有效固定[3]。通過生物力學試驗，當鋼板長度少于上述標準時，由于杠桿的原理，骨折段內由近端到遠，行成為多個杠桿的支點，在內在拉力及外在應力作用下，產生的較大側方合力及扭力，均集中于骨折螺旋段的鋼板上，致使鋼板彎曲變形或斷裂。同時由于骨折段支點應力較多，致使骨折段微動頻數增加，對骨折愈合產生不利影響。
2 鋼板的位置與帖服程度
鋼板安放的位置對鋼板所要承受的載荷是不相同的，鋼板安放張力側時，抵抗外界載荷時變形最小[4，5]。當鋼板置于壓力側時，對側的皮質骨在彎曲壓力的作用可出現皮質分離現象，使生理載荷偏離骨折截面的中心，大部分重力經過鋼板傳遞，最終導致鋼板變形或斷裂，因此，在皮膚條件允許的情況下鋼板應安放在張力側[6]。螺旋骨折靠近長骨骨端時，其穩定性與鋼板-骨骼帖服程度相關，當骨折段帖服差時，生理載荷于骨折段時雙向傳導，其中作用于鋼板側，由于鋼板的彈性固定，對側骨質隨著彈性固定而產生微動現象，降低鋼板了內固定的穩定性，同時皮質骨的微動，對骨折愈合長生了不利影響。
3 螺絲釘數目與位置
趙志文等認為[1]，骨折線遠端或近端第一枚螺釘缺少時，可使空釘處的鋼板上的應力增加一倍，臨近螺釘上的應力也增加20%；通過生物力學測定，螺旋形骨折段內鋼板應力相對于一般橫斷骨折鋼板應力每間隔1個螺釘孔，均增加25%以上。鋼板兩端螺釘缺少時應力值增加很小。鋼板上應力增加的部位一般位于螺釘缺損處及螺旋形骨折段內，而螺釘上出現應力集中的位置在與空釘臨近的螺釘上。抵制扭轉載荷，螺絲的數目是最重要的因素。李浩等[7]認為已定鋼板長度及工作長度，螺絲釘數目對鋼板中央應變及抗變剛度無明顯影響，但鋼板總應變可能增加。在螺旋形骨折的骨折段內，不必要上較密集的螺釘，選擇垂直于骨折線的、較對稱的釘孔上釘，減少異物干擾，促使自發性骨折愈合，避免在螺旋形骨折段內造成醫院性的人為骨折。另外，鋼板和骨皮質的距離要保持很近，使用較長的鋼板以保證足夠的軸向硬度。
4 螺旋形骨折的長度
螺旋形骨折屬于不穩定性骨折，其螺旋骨折段的長度與鋼板的選擇也有特別的要求，一般來說，螺旋骨折段越長，穩定性越差。鋼板固定時，作用螺旋段內螺釘受力不均勻，通過生物力學測定，選擇鋼板長度應超過螺旋段長度的2倍以上，方可平衡力臂，克服旋轉應力。為了減少短力臂的作用，可選擇1枚拉力釘與螺旋段中部，垂直于骨折線固定，同時骨折段壓力側的骨膜及血運應加以保護，促進骨折愈合。
5 鋼板加鋼絲固定方式
在臨床實踐中，因螺旋形骨折段相對較長，為欲解剖復位，將骨折段全部游離，用鋼絲單獨固定碎骨塊，或者在鋼板固定后為加強穩定性，再用鋼絲纏繞固定。雖然術后X線片顯示基本解剖復位，但在術后行功能鍛煉時會出現鋼絲松動，失去固定效果，再因骨膜廣泛剝離，影響了骨折局部血運及骨痂生長，導致骨折延遲愈合[7]。所以在處理螺旋形骨折的手術中，不宜用鋼絲單獨固定碎骨塊，可用鋼絲臨時固定達到解剖復位，再放置鋼板以加強固定，然后去除鋼絲?；蛘呦扔美ΧㄅR時復位固定，再上鋼板固定，均能達到堅強的內固定。對碎骨塊的處理盡可能用螺釘固定，或用克氏針固定，最好不用鋼絲，防止將來取內固定物時鋼絲埋入骨痂，導致鋼絲斷裂或取出困難。
6 應力遮擋
手術后，在外力及內力作用下，應力集中于鋼板及骨折處，易引起鋼板折斷或再骨折發生。在骨折端的橫截面上，鋼板僅占整個橫截面的不足四分之一，螺旋形骨折不同于一般橫斷骨折，加之螺旋形骨折致骨折段長度的增加，鋼板的彈性模量比骨組織大許多倍，這便使得載荷及應力應變重新分配。較高彈性模量的鋼板必然承擔較多的載荷，因為任何橫截面上的總負荷總是相同的，這便使大多數應力集中在占較小橫截面積的鋼板上。隨著不斷的負重，長期、反復承受較大載荷的鋼板，必將造成疲勞，導致斷裂。另一方面，對于螺旋骨折段的骨質來說，也因出現應力集中而再骨折。骨的愈合要經歷血腫機化、原始骨痂形成以及骨塑性改造三個階段。其中，骨塑性較為漫長，骨質中的骨小梁為適應骨的力學需要進行調整和改變其排列，使骨折痕跡在組織學上完全或接近消失，恢復其正常的生理力學結構[8]。而在此之前，骨折處仍然是一個力學結構的薄弱區，強度低于健康骨組織。但在單位面積上承受的應力常超過正常應力的好幾倍[9]。因此，用力不當，即使輕微的外力，也能因應力的集中而發生再骨折。所以，在骨組織完全修復以前，告知患者注意保護患肢，避免過早負重活動，對預防斷裂無疑是有積極意義的[10]。
7 功能鍛煉
功能鍛煉是促進骨折愈合、恢復關節功能的重要手段，功能鍛煉要有度有節，用力不當會在骨折端產生應力，引起內固定松動、失效、鋼板斷裂，進而影響骨折愈合。只有通過臨床和X線證實的情況下，才能完全負重[11]。骨折愈合和內固定失效實際上是一個競賽過程，功能鍛煉可改善血液循環，促使骨折在內固定失效之前已愈合，避免內固定失效，因此必須要明確“骨質必須保護內固定”這一概念。
參考文獻
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