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生物力學的研究方法范文1
關鍵詞：植物生態學；數學理論；方法
中圖分類號：G648 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2014）07-0002-01
1.植物群落物質組織水平與結構的數學理論與方法應用
群落生態優勢、群落均勻度、生物多樣性指數是最多的植物群落物種組織水平與結構反映的數學方法。Abp指數、PIE指數、香農-維納指數為生物多樣性指數，其中效果較好的為香農-維納指數，公式為：或者
計算群落均勻度的公式為：
辛普森指數可計算出群落生態優勢：
通過現實中的森林群落運用，群落物質組織水平與結構可通過上述幾個式子求得，群落間的不同生境也可由測定值得到。以上三中數學方法測得的環境梯度值可用來評價環境值質地。此外群落演替表征可在測定植物群落各層次的多樣性結構實現，群落多樣性若為發展期，呈由上到下的指數增加；如果是衰退期，則相反。趨于一致的各層次多樣性多出現在群落的穩定特征。
2.種群生態學測定
測定種間關系是種群生態學的重點，其計算可由下式得到：
種群分布格局是種群生態學的主要研究內容，自身特性、環境因素與種間關系效益會影響種群分布格局。格局規模分析、頻度X2的預期與實測、方差/均值比率與負二項式等為種群分布格局測度模型。但是，站在方法學角度，面積大小制約樣地取樣法，無樣地取樣法則不受限制，但對熱帶亞熱帶森林中的高度物種多樣性而言，樣地取樣法更具優勢，當然，這要在無生態學原理制約的基礎上。
3.定量分析植被與群落
聚類分析、排序技術在定量分析植被與群落上較為廣泛，但其以環境坐標、梯度為依據，從理論上對植物群落進行定位與排列，同時對其相似度在n維空間反映；也可通過相似的群落距離實現聚合成類。變異植被體系、主導植被變化因子、植被結構組成等都可通過這兩種技術建立、反映與分析。煮坐標分析、位置向量排序組平均法、追分量分析以及極點排序等是常用的聚類分析與排序技術。但線性排序法是主要排序方法，非線性為生態學過程特征，所以，以低維空間現實排序結果，信息會大量損失。
4.群落演替、穩定性中數學理論方法應用
在群落演替、穩定性的研究上，實現了離散描述演變為定量研究的過度。以系統分析為出發點，把演替階段看做是子系統或者狀態，系統則是植物群落的演替過程，群落的階段演替即為系統的轉移狀態。子系統、狀態就是群落演替系統的一部分。馬爾科夫模型可對此過程做定量解釋。以S（X）為系統，滿足疊加原理，那么：
效應強度為E，在群落邊緣相鄰位置存在的群落數量為m，定量的群落種群結構與數量為Y，某個群落的指標為yi。在不同的指標下，可以擬合yi與Y，比如和香農-維納指數的擬合可得：，應用該式測定森林群落中的物種邊緣強度，效果佳，邊緣相鄰位置的效應強度可通過測定值比較得到，也能明確正負效應，比如，1測定值，為負效應。
5.結語
數學生態學科研究范圍較為，層次分明。比如，數學理論與方法在生態學研究上的適應程度是第一層，第二層是研究應用數學方法、模式和應用結果。前者被稱作是生態數學，后者在于以數學為手段分析生態學，促進生態學理論進步，可以叫做是數學生態學。二者是矛盾的統一體，相互聯系，本文立在講述后者的應用。
在數學生態學研究過程中，應該有機統一數學與生態學。比如，關于排序結果中排序軸有何必要性，要與生態學理論相結合方發現其內涵，理論定位才沒有白費。再如，各聚類級在聚類分析中的生態學必要性，也離不開生態學理論。所以，數學生態學的進步，不能將數學、生態學脫離，同等重要。數學的忽視則定量分析無效，生態學的忽視則存在"只有數字，沒有植物"結局。
參考文獻：
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生物力學的研究方法范文2
【關鍵詞】 商務禮儀訓練 提升 職業素質
【中圖分類號】 G420 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1006-5962（2013）01（a）-0035-01
1 引言
教職成[2011]12號文件及教高[2012]4號文件分別先后指出：高等職業學校要強化學生職業道德和職業精神培養，加強實踐育人，提高思想政治教育工作的針對性和實效性。全面實施素質教育，把促進人的全面發展和適應社會需要作為衡量人才培養水平的根本標準。
高等職業教育作為高等教育發展中的一個類型，肩負著培養面向社會一線需求的高素質技能型專門人才的使命。高職學生首先要具備以德為先的基本素質，同時要具備相應的職業就業技能，以及通過高等教育積累的專門化知識底蘊。
商務禮儀訓練是高職學生必修的專業基礎課。在教學實施過程中，通過采用教、學、練一體等教學方法對學生進行強化性訓練，促使學生的職業素質與綜合能力得到極大地提高。
2 商務禮儀訓練是職業素質教育的重要內容
目前高職院校的學生都已經是90后，該階段學生基本都是獨生子女，特點是心高氣傲、我行我素、自由散漫、缺乏團隊合作精神、自我控制意識和心理素質較差、服務意識弱、缺乏創新力。因此，許多高職院校已經把學生的職業素質教育問題提到迫切解決的日程上。在商務禮儀訓練教學實施過程中以企業商務活動為線索，通過采用項目教學模式充分調動學生的積極性與參與性，使之在有限的時間內通過基本的禮儀訓練掌握商務禮儀基本行為規范技巧、提升個人形象。特別是針對如今大學生在職場中比較欠缺的抗壓抗挫力、人際交往、溝通能力、團隊合作精神、服務意識、創新能力等素質能力都有很大地提升。
3 采用項目教學模式提升學生職業素質
所謂項目教學模式就是強調以典型活動為載體來設計教學活動，讓學生在項目實施過程中直接參與的一種教學模式。從任務的確定、學生的分組、任務的實施到完成后的評價，由學生全程參與、獨立完成，教師只是起到咨詢、指導與解答疑難問題的作用。
為提高學生學習的積極性、主動性，我們在設計項目時考慮到所提供的內容要與學生已有經驗的聯結，從商務活動中所選取的教學項目要能夠可實踐的和富有吸引力的。通過每一個項目的完成，學生的職業素質和職業能力就會得到一個階段的提升。
3.1 養成良好的職業道德素質
職業道德素質是職業素質的根本。是指所有從業人員在職業活動中應該遵循的行為準則，即整個社會對從業人員的職業觀念、職業態度、職業技能、職業紀律和職業作風等方面的行為標準和要求。是當今企業在招人、用人時首要考核的標準之一。
因此，我們從儀態方面要求學生每次上課打鈴的時候必須以標準站姿站好隊列；從儀容儀表方面要求男生必須穿西裝、打領帶配黑皮鞋，女生穿西裝配高跟鞋、化職場淡妝，以商務職場中員工的角色來參加商務禮儀訓練。使學生角色轉化，養成自覺遵守職業紀律的好習慣與嚴謹的職業態度。
3.2 培養團隊合作意識素質
設置一些商務活動背景讓學生扮演不同的職場角色，從而體驗商務禮儀規范在商務活動中的應用，并從中體會團隊合作的重要性。
例如，我們設置一場商務迎送活動。要求如下：
①5-7人一組，由學生以小組形式討論、設計、編排商務迎送活動內容，編寫活動策劃書。
②在這一商務活動中包括以下場景：到機場迎接客人；引領客人上車，車內交談；到賓館安排好客人住宿；引領客人參觀公司并進行簡單的商務洽談；送客人到機場登機離開；禮品饋贈。
③在整個過程中要注意介紹的次序、介紹時的手勢、握手時的注意事項、引領手勢、轎車乘坐禮儀、名片禮儀、電話禮儀等。
④學生可以根據小組設計的情節安排總經理、秘書、司機、客人、賓館服務人員等職場角色。如果有的人在活動中角色內容少，可身兼多職，即一人扮演多個角色。角色飾演完畢后要以標準站姿或是坐姿堅持在自己的最終崗位上。
⑤活動結束后，小組成員對活動進行反思、總結，小組互評，老師點評，最后核定成績。
為完成任務，每個學生在各環節都能全員參與、全方位參與，逐步樹立團隊合作意識和主動服務精神。
3.3 激發學生的創新力素質
從活動策劃到角色分工、從服裝準備、道具準備到按計劃進行，每個人都積極獻謀獻策。為了使活動效果更真實，學生會到企業拉贊助，通過社會關系到企業借服裝、設備。同一項目活動，每組表現都各有千秋、各有特色，不但更激發了大家的創新力、提升了大家的動手能力，也為其他組觀摩的同學提供了新思路、新想法。
4 結論
通過項目式教學模式將程序化的課堂教學變成了互動的空間，激發了大家學習的積極性、主動性，真正將理論與實踐相結合，使學生靈活掌握標準的商務禮儀行為規范。商務禮儀訓練采用項目式教學模式在我院已進行了4屆的教學實踐。通過訓練，學生在道德素質、團隊合作意識、創新力、溝通能力、解決問題能力、服務意識等諸多方面職業素質得到了極大地提高。
參考文獻
[1] 教育部關于推進高等職業教育改革創新引領職業教育科學發展的若干意見[N].2011（12）.
生物力學的研究方法范文3
【關鍵詞】生物力學；理念；中西醫7年制；中醫傷科學；教學
中醫學院7年制中西醫結合專業的教育目的是培養醫科學生能達到碩士學位的高層次中西醫結合人才。要求該專業學生在畢業后能掌握臨床醫學的診療技能及在基礎醫學領域能夠進一步深入研究本專業所要求的專業知識?！吨嗅t傷科學》［1］作為7年制中西醫專業的臨床課程，在南京中醫藥大學的課程設置是該專業學生第5年的學習課程，所使用的教材與5年制的教材是一致的。如何利用有限的學時為7年制學生教好《中醫傷科學》，使其能夠達到大綱要求的標準―即掌握系統而深厚的中醫學基礎理論和必要的現代醫學知識和診療技能,并有一定的科學研究的能力，需要在教學中引入很多現代科技的研究成果。為此，在該臨床課程教學過程中積極嘗試引入生物力學的理念以引導醫科學生在中醫骨傷科領域能有一全新的認識。
1生物力學的概念
生物力學是由生理學和工程學的結合來解決生物體相關臨床問題的研究學科，強調在臨床診斷、治療和疾病預防為主的應用。其包含的領域相當廣泛，微小至細胞，大到組織、器官或是動物體中部分系統的運作功能等，皆為生物力學研究的重要范疇［2］。所謂骨科生物力學，即是應用生物力學的方法來解決骨科所遇到的問題［3］。骨科生物力學將工程原理，特別是機械力學原理應用于臨床醫學，是需要將醫學與工程學結合以跨學科的方式服務于臨床與基礎研究的學科。
2骨科生物力學的教學方式
既然是以生物力學的方法解決骨科所遇到的問題，那么需要在教學中把握那些內容呢？從工程學角度來說，力學的基本術語有負荷、彎矩、剛度、懦變、懦變位移、自由度、延展性、彈性、平衡、疲勞曲線、模量、力偶等基本概念。如果學校沒有專門開設工程力學課程，在有限的學時內讓學生掌握如此多的概念及原理是不現實的。如何在有限的課時內讓學生理解此概念也是教改的一項重大命題。
2．1采用多媒體方式教學多媒體教學有很強的直觀性和交互性，可方便的進行人機雙向交流，快捷的在各媒體間進行跳轉，亦可作為資料保存，便于學生查詢［4］；多媒體的另一大優勢是具有大容量、多信息渠道，可有效地開拓醫科學生的視野。通過自己制作的CAI(計算機輔助教材)課件以及購置的CAI課件，這種多渠道手段的匯集，能夠使原來抽象難懂的內容形象化和具體化，更加生動、直接，使得教學內容重點突出，圖文并茂，有效激發學生的學習興趣，提高教學質量。在多媒體的制作過程中，可以有效地制作關于力學的基本概念的介紹，并以形象化的圖片或動畫來使得該專業學生能夠快速掌握。
2．2授課方式的調整按照《中醫傷科學》教材的設置方式，其教學的順序是：解剖復習、病因病機、診查要點、治療。按此教學過程在課堂上講授，往往顯得枯燥沉悶，沒有新意。而醫科學生在理解采用何種復位手法、為什么要用某一固定予以固定，又為何對某種類型的骨折要采用內固定手段等內容時，卻又顯得無所適從。這是醫科學生初次接觸到骨科領域，對生物力學的原理不夠了解所致。在教學中，筆者采用在應用解剖復習中增加生物力學的基本概念，如載荷、剪切力、應變等，先使醫科學生能有一初步的了解；接著，在固定、手法復位、切開內固定等章節教授時，再以具體病例―問題為中心指導，就能使醫科學生知道其所以然。在以具體病例為基礎的教學過程中，注意調動學生的主觀能動性，要讓其能以生物力學的概念來解釋、處理骨折、脫位等骨創傷疾患，使之能以科學、精確、具有嚴密邏輯性來掌握骨科疾病的處理規程，從而達到教學目的。
2．3理論與實踐相結合無論醫科學生在課堂上對于基礎理論掌握得是多么的扎實，但歸根結底是要求醫科學生能夠在臨床實踐中準確地把握疾病。而對于中醫骨傷科來說，基本的動手操作的內容有傷口包扎、手法復位、小夾板固定、石膏托固定、骨牽引操作等內容。對于動手實踐的操作不應是帶教老師手把手教會就可以了，如何把生物力學的理念融入到實踐操作中去才是關鍵。如在肩關節前脫位復位的操作過程中，雖然書本上提到又牽引推拿法、手牽足蹬法、拔伸拖入法、牽引回旋法、椅背復位法、懸吊復位法等方法，作為學生究竟應該如何掌握復位的手法呢？是不是所有手法都應掌握呢？各種手法是否都具有良好的安全性呢？手法間有無區別呢？在實踐課教學時，如果不加分析地填鴨式灌輸給學生的話，日后在臨床上，他們仍將無法快速地勝任該工作。在教學中引入杠桿原理后就可以總結出肩關節所有手法的基本原則是：以腋窩為支點，以肩關節彈性固定位順勢外展外旋、內收內旋即可復位。但是，做完一個小實驗―支點的面積與載荷之間的關系，醫科學生很快明白如果腋窩的支點面積很小將可能在支點處發生骨折現象，所以他們能夠總結出以牽引推拿法復位法是一種相對安全的手法。
2．4結合臨床，引入新進展當醫科學生在臨床課程的教學過程中，對生物力學的概念有了基礎的認識后，對于生物力學方面的一些新進展的介紹就會有全新的認識，也樂于接受這樣的理念。針對7年制的學科特點，注意引入關于骨骼系統研究的方法，如有限元素法。這種新進展的研究方法一般是以講座的形式予以介紹的。如講述有限元素法的基本思想時，先將研究對象的連續求解區域離散為一組有限個、且按一定方式相互聯結在一起的單元組合體。按單元以不同的聯結方式進行組合,且單元本身又可以有不同形狀，因此可以模擬成不同幾何形狀的求解小區域；然后對單元(小區域)進行力學分析，最后再整體分析［5］。引入這種分析方法，一者可以使7年制的醫科學生能夠了解生物力學的一種科學研究方法，還能使其在整體性分析中牢固地確立以中醫科學整體觀為基礎的思維方式。
3引入生物力學理念在教學中的意義
3．1以生物力學理念認識問題生物力學是涉及生物學、解剖學、生理學、臨床醫學、力學、數學、工程學等多學科的一門具有應用基礎性、交叉性邊緣學科。如能在臨床課教學中引入此概念，可以更有效地了解人體的運動、研究骨科方面的疾病、能夠設計出并能逐步改進各種人工關節、脊柱假體乃至義肢。教導醫科學生以生物力學理念認識骨骼、肌肉、關節方面的結構與疾患，能夠使其在臨床方面如何處置病患有進一步地提高，也使其在基礎醫學研究領域能有進一步作為，逐步引領醫科學生踏入更高要求的專業領域中。
3．2培養學生形成良好的知識鏈和創新思維的能力我國的教學方式和學生以往的養成的學習習慣，常常造成學生們遇到的問題照搬課文，縱向思維較多，橫向聯系不夠［6］。生物力學是溝通臨床各科及基礎醫學的交叉學科。在理解與掌握生物力學的概念同時，要求學生能夠將基礎課重新認識，而且要求不僅僅是掌握骨骼系統就足夠了，是要求在內、外、婦、兒等臨床課程中能與骨科疾病相聯系，以完整的知識鏈結構走上臨床工作崗位。在臨床課的實驗教學中還能以此為契機，探索臨床研究的熱點內容，目的是為在臨床實習和臨床工作中能及時發現、獨立分析、解決臨床問題，為開展臨床工作打下堅實的基礎；在將來的基礎研究中能橫向聯系各學科，打下優良的科學素養基礎。
總之，通過在《中醫傷科學》教學過程中生物力學概念的引入，并非僅僅讓中西醫7年制醫科學生理解這樣的概念就足夠了，更重要的是通過概念形成思考、觀察、處理臨床實際問題的生物力學理念，以科學的方式訓練學生達成臨床醫學的完整知識鏈，能從多角度、多方面橫向聯系學科基礎，為能深入研究醫學問題做好科學素養準備。
參考文獻
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2鄭誠功.骨科生物力學的研究進展.中華創傷骨科雜志,2004,6(1):43-45.
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5崔紅新,程方榮,王健智.有限元素法及其在生物力學中的應用.中醫正骨,2005,17(1):53-55.
生物力學的研究方法范文4
什么是生物力學
人們都知道自然科學中有力學和生物學，很多人并不了解還有生物力學。的確，按一般人理解，力學是研究物換星移、山崩地裂、江河奔流、機器轟鳴的非生命現象的；而生物學則是研究生命的起源、變異、遺傳、進化等。兩者似乎是“風馬牛不相及”的。
其實不然。任何生命的發生發展都是和力的作用分不開的。因此，僅僅從生物學本身去研究生物體的結構，就會有許多問題得不到解答。于是，人們開始用力學的原理去探索各種復雜的生命現象。我國三國時代的名醫華陀曾經提倡過“五禽戲”的拳法，說明他已覺察到摹仿各種禽類動作的受力方法，可以達到增強人的體質的目的。他的徒弟程普，照此方法練身，活到九十歲，牙齒不落一顆。意大利的偉大科學家伽里略已經發現人的骨頭受力之后會變得粗壯起來。德國的生理科學家馮·海曼考察了許多生物尸骨，發現骨面微隆的骨小梁，排列的方向都很有規則。于是他拿了一塊大腿骨請力學專家做應力實驗。實驗結果使馮·海曼大吃一驚：原來這些骨小梁排列的方向和骨骼受的主應力方向竟是完全一致，說明骨小梁隆起有一定走向，是因為受到應力作用的結果?，F在，科學家們幾乎把人體206塊骨頭一一研究過了，他們發現：凡是受力大的地方，總是骨骼質密而粗壯；而受力小的地方，總是骨骼質松而細小。此外，科學家們還從力學觀點，研究了人體的皮膚、肌肉、血液以及神經系統等，證明了這些組織和液體的變化發展都和它們受力的狀況有直接關系。于是這門以力學的觀點和方法研究生命現象、或者從生物體中探尋力學規律并在科學和建設中加以應用的新學科——生物力學，受到人們廣泛注意。
生物力學的分支和應用
生物力學是研究生命的力學，所以有時也叫做生命力學。它研究范圍相當廣泛，凡是生物學和力學相聯系的部分，都是生物力學研究的內容。它的分支有幾十種。而生物力學研究的所有課題幾乎都和人類生活息息相關。例如：
研究骨頭、血管、肌肉、皮膚等力學特性的叫做生物材料力學。它可以為研究人體的發展變異和制造人工臟器提供重要的資料和數據。
研究人體血液、淋巴、胃液、痰、唾液、關節液等的叫做生物流體力學。這種研究對于診斷人體疾病有很重要的意義。如通過測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。
研究人體運動時受力狀況的叫做生物運動力學。這種研究可以指導人們正確地進行體育鍛煉和體育醫療。例如打太極拳，在行云流水般的纏繞運動中，人體的皮膚、肌肉、骨頭、血管、臟器、神經都處在受力變形之中，科學測定表明，這時人體新陳代謝、血液循環加快，因此有活血化瘀之效、益壽延年之功。
生物力學的研究方法范文5
【關鍵詞】骨質疏松；骨生物力學；去卵巢；壯骨沖劑
骨質疏松癥（OP）是一種全身代謝性骨病其特點是骨量減少和骨組織的微細結構受損，因而骨的脆性增加，易于發生骨折。骨質疏松的類型眾多，其中以絕經后骨質疏松癥的發生最常見。其多見于50―70歲絕經后婦女，根據流行病學調查，絕經后婦女約三分之一患OP。隨著人口壽命的不斷增長及老齡人口的不斷增加，作為老年退行性重要疾病之一的骨質疏松已成為一個重要的社會問題而倍受人們的關注，成為當前需要迫切解決的世界性問題。
1 實驗材料和方法
1.1實驗材料
1.1.1實驗動物
6月齡雌性大鼠（清潔級動物）30只，由佳木斯大學實驗動物中心提供，體重240±20克。環境溫度為18℃～22℃，濕度55%～65%，標準顆粒飼料喂養，自由攝食、飲水。
1.1.2主要儀器設備
電子天平 國營上海長江儀器廠
低溫冰箱 日本日立公司
SWD-10萬能試驗機 長春試驗機研究所研制
1.1.3主要試劑
速眠欣注射液 軍事醫學科學院軍事獸醫研究所?長春[吉獸藥試字（2004）005013]
1.2實驗方法
1.2.1動物分組
將30只大鼠隨機分為三組：假手術組（false operation group）10只，模型組（OVX group）10只，中藥組（OVX+GJS group）10只。
1.2.2骨質疏松癥模型建立
以0.8ml/kg的速眠欣進行大鼠肌肉注射麻醉，俯臥位固定于大鼠夾板上，在背部中三分之一處剪毛，用碘酒局部消毒皮膚，在腰椎兩側做縱行切口2-3cm，切開皮膚，沿肩胛線分于左右兩肋下剪開腰肌，立即可見位于兩側腎臟外下方呈淡粉紅色的卵巢及緊密相連的子宮角，在子宮角上做兩個結扎，切斷兩個子宮角，取出卵巢，縫合皮膚，同時傷口注射少量青霉素，預防感染。假手術組只摘除部分脂肪不去除卵巢。術后大鼠均自由飲水，用標準飼料喂養一周，制成實驗性大鼠骨質疏松癥模型。
1.2.3實驗藥品及給藥方法
壯骨沖劑：黑龍江中醫藥大學佳木斯學院中藥室提供，方劑主要由生地、當歸、繼段、紅花、杜仲、透骨草等十余味中藥組成。
給藥：大鼠術后三個月，每日8時以3.125g/kg的劑量灌胃中藥一次，持續90d，假手術組和模型組以同樣方式每天給予生理鹽水灌胃一次。
1.2.4動物處死與取材
各組大鼠于12周后乙醚麻醉后處死。摘取大鼠左、右股骨，剔凈軟組織，用浸透生理鹽水的紗布包好，20℃保存待測。
1.2.5骨生物力學的測定
采用大鼠股骨三點彎曲實驗，分別測量股骨中部兩個相互垂直方向的直徑dl、d2，算出平均直徑d。將大鼠股骨標本置于SWD-10萬能試驗機上。實驗參數：跨距15mm，加載速度1 mm/分鐘，衰減系數為20。行三點彎曲實驗，測出最大抗彎曲力F，用公式σ=My/1=（8LF）/（ n d'）計算出最大抗彎曲應力σ，再從載荷-變形曲線上獲得最大撓度。
1.2.6統計學處理
所得數據以均數±標準差（X ± S）表示，采用SPSS統計軟件包進行統計分析。以雙側t檢驗統計各組數據之間的差異顯著性。
2 實驗結果
3 討論
骨生物力學是生物力學的分支，它以工程力學的理論為基礎，研究骨組織在外界作用下的力學特性和骨在受力后的生物學效應，是對骨質量進行評定的一種可靠方法。雖然骨密度的測定常常被用于評定骨脆性和對骨折危險性進行預測，但大量的動物實驗和臨床研究的結果表明，單純骨礦物鹽含量的增加，骨質量并不一定相應的增加，有時反而降低[ 1 ]。因此檢測骨生物力學參數則成為評價骨質疏松模型以及骨質疏松藥物療效的另一個重要指標[ 2?3 ]。
選擇靈敏可靠的骨生物力學指標，是研究各種對抗骨丟失措施效果的重要組成部分。本實驗采用三點彎曲力學試驗，該力學試驗適用于長骨力學性能的測定。其指標的選擇包括骨結構力學指標及骨材料力學指標，骨結構力學指標主要有最大載荷、最大撓度、彈性載荷、彈性撓度及能量吸收，骨材料力學指標主要有骨應力、骨應變、骨彈性模量、骨剛性系數，骨材料力學特性不受骨的大小、形狀等變化的影響。本試驗選擇了最大橈度和最大骨彎曲應力兩個指標。
本次試驗表明：壯骨沖劑可以顯著提高去卵巢大鼠左股骨最大彎曲應力和最大橈度，且療效優于模型組。表明壯骨沖劑能夠改善去卵巢大鼠骨結構力學及材料力學性能，提高骨質量。
參考文獻：
[1] Sogaard CH，Mosekilde L，Schwartz W，et al.Effects of fluoride on rat vertebral body biomechanical competence and bone mass.Bone，1995，16（1）：163
生物力學的研究方法范文6
胸腰段后凸畸形的病因主要有先天性脊柱畸形、胸腰段脊柱骨折、強直性脊柱炎、Scheuermanns病、老年性脊柱后凸、脊柱結核椎體破壞、椎體腫瘤、軟骨發育不全等〔1、2〕，除了脊柱本身的因素外，胸腰段后凸畸形可由腹部腫瘤引起〔3〕。脊柱曲度正常時，身體重力線應通過各節段生理彎曲的交界處。胸腰段以上重心位于胸椎的前部，胸腰段后凸畸形所造成的成角的或短弧形后凸畸形使損傷平面以上軀體的重心更趨前移，必將進一步加重后凸畸形〔4〕。隨著我國進入老齡化社會，胸腰段后凸畸形的患者不斷增多，胸腰段后凸畸形常出現局部不穩定，脊柱支撐功能喪失，從而引發腰痛，且多并發上腰椎的失穩及加速腰椎間盤退變，從而給患者造成極大的痛苦，有些患者通過保守治療無效，常需要手術治療，給患者家庭和社會造成了巨大的負擔。下面筆者就目前國內外胸腰段后凸畸形影響腰椎諸節段矢狀面穩定性的研究情況進行綜述。
1 脊柱胸腰段及腰骶椎的解剖及生物力學特點
胸腰椎移行部與腰椎及腰骶椎相比其形態和生物力學特性大不相同。該部位是后凸的胸椎與前凸的腰椎的移行區，生理弧度變直，這一區域恰好位于活動度較小、穩定性較強的胸椎與活動度較大、穩定性相對較差的腰椎之間；T11、12肋骨為浮肋，抵止在相應的椎體上而不是椎體間，不參與垂直載荷；從T10～12L1關節突關節的關節面的傾斜則發生很大變化，即左右旋轉和左右側屈的ROM大大降低，而前后屈曲ROM較胸椎明顯增大；正常情況下，該部脊柱前方的垂直載荷分擔率遠遠大于后方。在T11及T12胸椎，上關節突表現為胸椎上關節突的形態特征，而下關節突的形態特征卻與腰椎相近，其前、后方無胸肋關節和肋橫突關節的加強，且僅與一個椎體相關節，這些均構成了胸腰椎容易損傷的解剖學基礎〔5〕。因此，脊柱的壓縮性或爆裂性骨折常發生在胸腰段，從而造成胸腰段后凸畸形。從胸腰椎至腰骶椎，前后屈曲ROM逐漸增大，腰骶椎髂腰韌帶的存在使該部位的運動和穩定性與L4、5以上有所不同〔6〕。
Abumi等〔7〕通過人尸體腰椎節段的破壞模型證實，棘上韌帶、棘間韌帶損傷甚至雙側關節突關節內側半部分切除難以造成腰椎失穩，而單側或雙側關節突關節完全切除則可導致椎間旋轉和屈曲的失穩。椎間孔部的減壓易導致關節突間（峽部）的分離。單側時由于有椎弓的存在，兩側關節突關節還可發揮其功能。
2 目前利用動物脊柱標本進行的生物力學研究
王新偉等〔8〕利用出生1周以內的小牛胸腰椎新鮮標本，研究了小牛胸腰椎前路模型中的相關解剖，并與人體相關數據進行比較，發現：與人體相比，小牛脊柱椎體及椎間盤更接近圓柱狀，椎間盤高度占脊柱高度的比例更大。又進行了生物力學實驗，測試屈曲、伸展及側屈狀態下的載荷-應變、載荷-位移關系、最大載荷時的應力強度及屈曲、伸展、側屈及扭轉狀態下的軸向剛度，最后進行極限力學性能測試。發現出生1周內的小牛胸腰椎標本在人生理載荷范圍內，呈線形變化，與人體一致。
王向陽等〔9〕收集12具新鮮豬T10～L4節段胸腰椎脊柱標本，制造不同程度前中柱骨折模型，分為2組，分別安放椎弓根螺釘內固定器和內固定加前路植骨重建，每種狀態依次在CMT4104多功能力學試驗機上進行軸向壓縮和前屈壓縮測試，分別計算每組的完整標本、骨折內固定標本和植骨內固定標本的軸向壓縮剛度和前屈壓縮剛度。發現：胸腰椎前中柱骨折后經椎弓根螺釘系統固定不能使其恢復至原來的力學性能，椎體骨折累及范圍越大，固定后力學性能越差；前中柱重建是減少后路內固定器械承載的關鍵。
周有禮等〔10〕利用羊的整條脊柱標本，對胸腰椎爆裂骨折后的局部載荷進行了研究。發現：在胸腰椎結合區域有較大的應變值表示該區域局部所承受的力量較大，在實驗上脊柱承受牽引時，在胸腰椎接合之區域會承受較大的拉力。
3 利用在體動物模型進行的研究
Oda等〔11〕利用在體羊脊柱腰段后凸畸形模型，研究脊柱損傷和后凸畸形對相鄰運動節段的影響，他們將活體羊分為對照組、L3～5原位融合組及L3～5Cobbs角為30°的后凸畸形融合組，進行了影像學、生物力學及組織學的研究分析，結果證實：脊柱后凸畸形導致頭側鄰近節段的后方韌帶復合結構的前凸性攣縮；L2椎板在屈伸活動下所承受的應力在后凸畸形組更為明顯，提示更多的載荷轉移向后柱；后凸畸形組鄰近的頭側關節突關節有明顯的退變性骨關節病改變，鄰近的尾側關節突關節亦有輕微的退變性骨關節病改變，而在原位融合組退變輕微。
Nielsen LW等〔12〕利用幼年豬制作了Scheuermanns病的脊柱后凸畸形模型，利用病理學、放射影像學、血液生化等方法進行研究，發現豬的Scheuermanns病胸腰段后凸畸形模型，與人Scheuermanns病導致的胸腰段脊柱后凸畸形有可比性。
Lowe TG〔13〕等利用未成年羊的Scheuermanns病模型，進行了一項在體實驗，他將羊的胸腰段至下腰椎用椎弓根釘和聚乙烯繩在后面進行拴系，不融合，進行了13個月的觀察后，處死羊，取其脊柱進行生物力學研究，發現模型矢狀面上的非融合調整，能有效地減少椎體楔形變的程度，此方法可能成為治療青少年Scheuermanns病的一種可行辦法。
4 利用人的尸體新鮮脊柱標本進行的研究
Birnbaum等〔14〕利用11具新鮮尸體軀干標本（含胸廓），制造了胸椎后凸畸形模型，對前路松解前、后的矢狀面矯形效果進行了解剖學及生物力學研究，結果發現：單純前路松解（開放或經胸腔鏡輔助）矯形效果良好，且能有效地改善矢狀面平衡。
趙必增等〔15〕利用新鮮尸體胸腰椎標本，探討了椎體成形強化后對鄰近椎間盤、椎體的力學影響，發現強化椎體后，對鄰近椎體造成的應力集中很小，而對鄰近椎間盤有一定的影響。
5 利用三維有限元分析進行胸腰段后突畸形研究
有限元素法（FEM）是一個求偏微分方程式的數值方法。隨著個人計算機功能的完善，有限元素法的使用也越來越簡單，在醫用生物力學方面應用更是越來越普遍〔16〕。
Liebschner MA等〔17〕對19例人的尸體胸腰段椎體標本進行CT掃描，建立三維有限元模型，進行有限元分析；同時對標本實體進行解剖學測量以及生物力學試驗分析，最后將二者測得的數據進行對比研究，進行統計學分析，發現：用恒定0.35層厚和457 MPa有效模量，結合CT重建的椎體幾何模型與骨小梁特性，進行椎體外殼的建模，能精確的預測整個椎體的生物力學特性。
程立明等〔18〕就胸腰段后突畸形對相鄰椎間盤力學影響進行了三維有限元分析研究。他們選取結構正常的脊柱作為實驗材料，通過CT掃描獲取脊柱的二維圖像，然后進行三維重建，轉化為有限元模型（FEM），利用Free Form成形軟件構建胸椎后凸畸形模型，分別對正常結構和胸椎后凸的脊柱有限元模型進行載荷試驗，分別比較椎間盤和小關節應力分布情況，總結出以下結論：脊柱胸腰段后凸畸形改變了相應椎間盤的載荷應力應變分布，這可能加快椎間盤退變及使后方纖維環易受損破壞。
6 利用影像學進行的臨床研究
Seel EH等〔19〕使用Oxford Cobbometer對椎體骨折導致胸腰段后凸畸形的Cobbs角進行測量，發現與傳統的測量方法相比，其測量的結果更簡便、準確、可行。
吉立新等〔20〕收集12例具備胸腰椎和腰骶椎正側位X線片的胸腰段后凸畸形病例，與20例正常對照組進行相應比較，進行分析研究。發現患病組平均腰椎前凸角度與正常對照組相比有極顯著性差異?；疾〗M單節段腰椎前凸角度以上腰椎變化更為明顯。從而認為：胸腰段的后凸畸形，使病損平面以上軀體的重心更趨前移，增加了致畸負荷，必將進一步加重后凸畸形。為維持直立下軀干重心的平衡，就需要調整頭、頸、胸和腰部的曲度甚至髖部和膝部的位置使重心后移，其中最主要是通過腰椎的前凸加大來實現這一目的。腰段所發生的代償性改變比腰骶段更為明顯，而腰段的代償性改變又更多地集中在上腰椎，而且椎體的后滑移也發生在上腰椎，表明胸腰段后凸畸形對上腰椎有更大的影響。
陳仲強等〔21〕測量14例后凸畸形截骨手術治療前后的胸腰段后凸角和腰椎的前凸角以及椎體滑移情況，對所得結果與正常組進行對比分析。發現：胸腰段后凸畸形可導致腰椎過度前凸及椎體向后方滑移，尤其在上腰椎更為明顯，可能是引發腰背疼痛的重要原因之一：矯正胸腰段后凸畸形可減小腰椎的過度前凸和椎體滑移傾向，可明顯減輕患者的腰背疼痛；前后方聯合截骨更安全，矯正后凸畸形效果更好。
7 問題與展望
綜上所述，對于胸腰段后凸畸形，國內外學者從解剖、動物標本模型、在體模型、人尸體標本模型、有限元分析模型及影像學臨床等不同角度出發，進行了生物力學及其他方面的研究。研究更多的是解剖、標本模型、有限元分析及影像學方面。解剖學屬于形態學范疇，研究歷史較長；動物標本易于取材，但與人的生物力學特性還是有差異的；相對實驗分析而言，有限元分析的優點在于它對分析參數控制的絕對性和簡易性，及完整多樣的結果數據?，F階段有限元素分析，必須要配合恰當的實驗數據或臨床現象比對，結合有經驗的臨床及力學人員，有限元素分析才能發揮它最大的功效。而由于受各方面條件的限制，在體動物生物力學模型與人新鮮尸體生物力學模型的研究，國內外報道的很少，尤其是利用人新鮮尸體對胸腰段后凸畸形影響腰椎諸節段矢狀面穩定性進行生物力學的研究，目前國內外尚是一個空白，這方面還有很大的研究空間。 【參考文獻】
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