前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的生物力學(xué)研究方法主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
九年制義務(wù)教育生物教材的最大特點(diǎn)之一就是增加了大量的實(shí)驗(yàn),其目的在于加強(qiáng)生物學(xué)料的實(shí)驗(yàn)教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
所謂實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Πㄒ韵聨讉€(gè)方面:①操作能力:熟練使用顯微鏡、解剖器、安裝實(shí)驗(yàn)裝置、自行設(shè)計(jì)各種實(shí)驗(yàn)步驟、采集制作植物、動(dòng)物標(biāo)本;②獲得知識(shí)的能力:即在實(shí)驗(yàn)過程中通過聆聽、觀察、閱讀、質(zhì)疑、記錄分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等途徑獲得知識(shí)的能力;③整理分析能力:通過表解、圖釋記錄實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析整理,找出實(shí)驗(yàn)成敗原因,并能解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告;④解決問題能力:學(xué)生應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的知識(shí)尋求解答問題的能力。那么我們應(yīng)該如何培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰δ??在生物?shí)驗(yàn)教學(xué)中,我首先根據(jù)學(xué)生不同的年齡特征和心理特征,采取以下不同的組織形式,循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
一、模擬實(shí)驗(yàn)
剛進(jìn)中學(xué)的初一學(xué)生好奇心強(qiáng)、好動(dòng),他們做實(shí)驗(yàn)時(shí),注意力分散在實(shí)驗(yàn)儀器及用品上,不注意聽講、看老師的示范,在實(shí)驗(yàn)過程中不認(rèn)真操作,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不細(xì)致。此時(shí)。我一般采取模擬方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如《顯微鏡的作用》一課,先講解顯微鏡的結(jié)構(gòu)和作用,操作顯微鏡邊講要點(diǎn)、邊做示范,學(xué)生邊模仿操作。這樣模仿操作完顯微鏡后,再讓學(xué)生獨(dú)自操作一兩遍,經(jīng)過幾次這樣的訓(xùn)練后,學(xué)生就基本上學(xué)會(huì)了顯微鏡了。模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的好處是有利于培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作。
二、分段實(shí)驗(yàn)
在模擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,再以分段實(shí)驗(yàn)的方式訓(xùn)練學(xué)生。如在《用顯微鏡觀察植物的細(xì)胞》一課,把實(shí)驗(yàn)分為制作并觀察洋蔥表皮細(xì)胞、制作并觀察番茄果肉細(xì)胞、觀察葉表皮永久裝片三個(gè)階段。每個(gè)階段實(shí)驗(yàn)過程是老師先講實(shí)驗(yàn)操作的要領(lǐng)、做示范,然后學(xué)生再獨(dú)立操作、觀察。學(xué)生操作觀察時(shí)老師巡回輔導(dǎo),一個(gè)階段完成后在進(jìn)行下一個(gè)階段。各個(gè)階段完成后,老師以問答的方式讓學(xué)生說出觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:洋蔥表皮細(xì)胞近似長(zhǎng)方體,番茄果肉細(xì)胞近似球體,葉表皮細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則,但它們都有細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核。老師再補(bǔ)充說明,植物細(xì)胞都有細(xì)胞膜,但由于它太薄,而且緊貼細(xì)胞壁,用光學(xué)顯微鏡是不易觀察到的,最后引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論,植物都是由細(xì)胞結(jié)構(gòu)成的,不同的細(xì)胞形態(tài)不同,但它們都有相同的結(jié)構(gòu)——細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核。分段實(shí)驗(yàn)不僅給學(xué)生提供獨(dú)自操作的機(jī)會(huì),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立操作能力,而且在教師的引導(dǎo)下,使學(xué)生逐漸學(xué)會(huì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、收集實(shí)驗(yàn)資料,歸納總結(jié)得出結(jié)論,從而主動(dòng)獲得知識(shí)。
三、獨(dú)立實(shí)驗(yàn)
經(jīng)過一段時(shí)期分段實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練后,學(xué)生可以在老師的指導(dǎo)下,獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)。方法是實(shí)驗(yàn)前,學(xué)生在老師的指導(dǎo)下,認(rèn)真熟悉實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法、步驟、實(shí)驗(yàn)所需的藥品、材料。教師提出實(shí)驗(yàn)要求,講清要點(diǎn),然后再讓學(xué)生獨(dú)立操作。教師在操作過程中巡回指導(dǎo),若發(fā)現(xiàn)帶共性的問題,要讓全班停下來,統(tǒng)一糾正后再繼續(xù)實(shí)驗(yàn),最后總結(jié)實(shí)驗(yàn),指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,這樣就進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力。通過以上的組織訓(xùn)練后,學(xué)生能比較熟練地使用顯微鏡;能用解剖器解刨小動(dòng)物;學(xué)會(huì)植物標(biāo)本和昆蟲標(biāo)本的采集、制作、初步具備了獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力。
四、開展課外活動(dòng),進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>
演示實(shí)驗(yàn)
多數(shù)演示實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單效果明顯,但也有部分實(shí)驗(yàn)按傳統(tǒng)的操作方法進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)效果較差,達(dá)不到預(yù)期目的,對(duì)于此類實(shí)驗(yàn),教師必須努力創(chuàng)造條件,改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法,增加實(shí)驗(yàn)的可見度,便于學(xué)生觀察。例如“磁場(chǎng)和磁感應(yīng)線”在中學(xué)物理中是2個(gè)非常抽象的概念,要讓學(xué)生建立起這2個(gè)概念,必須借助實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法是將一塊磁鐵放在玻璃板上,在其上均勻撒些細(xì)鐵屑,然后輕敲玻璃板,再由教師手托玻璃板繞教室一周,讓學(xué)生在玻璃板下面直接觀察細(xì)鐵屑的排列情況。這樣既浪費(fèi)時(shí)間,同時(shí)也不便于觀察。如果把玻璃板放在投影儀上,利用投影將細(xì)鐵屑排列情況反映在大屏幕上,效果會(huì)非常好,既節(jié)省時(shí)間又增加實(shí)驗(yàn)的可見性,便于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。對(duì)于部分演示實(shí)驗(yàn),也可以轉(zhuǎn)化為探究性實(shí)驗(yàn)。例如關(guān)于“浮力的測(cè)量”這一實(shí)驗(yàn),在課標(biāo)中為演示實(shí)驗(yàn)。教師完全可以讓學(xué)生自己動(dòng)手,利用所給器材測(cè)出浮力大小,既鍛煉學(xué)生的探究能力,又讓學(xué)生在解決問題的探究過程中獲得成功的喜悅。
分組實(shí)驗(yàn)
分組實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的重要手段,學(xué)生通過親自實(shí)驗(yàn),熟練掌握操作技能,鞏固和驗(yàn)證他們所學(xué)的理論知識(shí)。因此,教師要認(rèn)真組織好每一次的分組實(shí)驗(yàn),做到目的明確、要求具體、指導(dǎo)到位。例如“在長(zhǎng)度測(cè)量中”要求學(xué)生掌握刻度尺的“六字”規(guī)則,即:1選、2觀、3放、4看、5讀、6記。這樣就可以比較準(zhǔn)確測(cè)量物體的長(zhǎng)度。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,也可以把有些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn),如驗(yàn)證阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)。具體做法:讓學(xué)生選實(shí)驗(yàn)儀器,根據(jù)自己猜想分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn),探究浮力大小與物體密度、液體密度、物體浸在液體中的體積的關(guān)系;然后組織學(xué)生分析、討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果,總結(jié)得出阿基米德原理的內(nèi)容。這樣既調(diào)動(dòng)每一個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,又能培養(yǎng)他們自我發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。
家庭實(shí)驗(yàn)
對(duì)于教材中安排的家庭實(shí)驗(yàn),教師要鼓勵(lì)學(xué)生積極參與、獨(dú)立思考、自籌器材、大膽嘗試,創(chuàng)造性地運(yùn)用所學(xué)知識(shí),完成家庭小實(shí)驗(yàn)。但教學(xué)中,筆者發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生對(duì)此實(shí)驗(yàn)都有畏難情緒,缺乏應(yīng)有的自信而不愿意去嘗試。為此,筆者有意向?qū)W生介紹牛頓、錢學(xué)森等中外科學(xué)家的事跡,幫助他們樹立信心,激發(fā)他們的欲望。如在學(xué)習(xí)“牛頓第一定律”的過程中,筆者抓住時(shí)機(jī),適當(dāng)?shù)叵驅(qū)W生介紹牛頓這位人類科學(xué)史上的“奇人”,告訴他們牛頓中學(xué)時(shí)代學(xué)習(xí)成績(jī)并不出眾,只是愛好讀書,對(duì)自然現(xiàn)象有好奇心,喜歡別出心裁地做些小發(fā)明、小實(shí)驗(yàn),自己動(dòng)手制造各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備。為了制造望遠(yuǎn)鏡,他自己設(shè)計(jì)研磨拋光機(jī),實(shí)驗(yàn)各種研磨材料,終于在公元1668年制成第一架反射望遠(yuǎn)鏡樣機(jī)。通過介紹科學(xué)家的事跡,大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,很多學(xué)生都自愿參與其中。同時(shí),教師還要利用一定的時(shí)間對(duì)學(xué)生的創(chuàng)作成果進(jìn)行交流和評(píng)價(jià),引導(dǎo)學(xué)生向更高層次發(fā)展,對(duì)學(xué)生都極具誘惑力。
[關(guān)鍵詞]小班化;一人一崗;青少年心理
作為十一二歲的五年級(jí)學(xué)生,正屬于八九點(diǎn)鐘的太陽,朝氣蓬勃。然而,鑒于青少年的年齡特點(diǎn),在培養(yǎng)五年級(jí)學(xué)生一人一崗能力方面還有許多的困難。本文將重點(diǎn)分析五年級(jí)學(xué)生的心理狀況,并結(jié)合小班化教學(xué)特色來探索培養(yǎng)青少年一人一崗能力的方法和路徑。
一、五年級(jí)學(xué)生的心理特點(diǎn)分析
1.處于認(rèn)知發(fā)育期
隨著科技的進(jìn)步,電子智能設(shè)備的普及,許多青少年對(duì)世界的認(rèn)知一大部分都是來源于網(wǎng)絡(luò),這使青少年的認(rèn)知會(huì)出現(xiàn)很多障礙。研究表明,青少年對(duì)事物認(rèn)知的一個(gè)主要特點(diǎn)就是抽象的邏輯思維能力強(qiáng),直白的說就是青少年時(shí)期處于愛幻想的階段,會(huì)生出許多不切實(shí)際的幻想。青少年限于年齡和閱歷的原因,認(rèn)知還表現(xiàn)出一個(gè)特點(diǎn)就是考慮問題片面化,這是一個(gè)通病。
2.感情成長(zhǎng)期
青少年時(shí)期的學(xué)生在感情上是處于快速成長(zhǎng)的階段,對(duì)周圍事物十分敏感,對(duì)于一些可有可無的事情是十分掛記在心中。這一時(shí)期的青少年感情成長(zhǎng)主要表現(xiàn)為青少年的感情自治,這個(gè)時(shí)期的青少年在感情心理上努力試圖擺脫父母的影響,出現(xiàn)心理問題的時(shí)候,總是自己去解決,不去求助父母和老師。我們要辯證的看待這類做法,好的一面是青少年成長(zhǎng)了,壞的一面就是青少年自己解決問題容易走向極端。
3.人格逐步形成期
小學(xué)五年級(jí)是青少年人格逐步形成的重要時(shí)期,逐步形成自己的獨(dú)特的人格。在處理自我和非自我的時(shí)候往往會(huì)出現(xiàn)迷茫,因?yàn)槿烁竦闹鸩叫纬墒沟们嗌倌陮?duì)人際關(guān)系有了初步的認(rèn)識(shí)。這時(shí)的青少年會(huì)特別在意自己和其他同學(xué),甚至社會(huì)人員的關(guān)系問題,注意在和別人交往中的感情和手段。自我接納是這個(gè)時(shí)期青少年的心理主要特點(diǎn),青少年在這時(shí)期總會(huì)和父母、老師的期待產(chǎn)生矛盾,表現(xiàn)出極大的逆反心理。雖然,他們知道有些事情自己做的是錯(cuò)的,但是還是不愿承認(rèn)錯(cuò)誤,寧愿一直錯(cuò)下去。這是一種十分棘手,又普遍存在問題。
二、一人一崗能力培養(yǎng)的方法及路徑探索
五年級(jí)的青少年正處于心理、生理雙重發(fā)展的重要時(shí)期,這個(gè)階段任何一點(diǎn)外界因素,諸如家庭、學(xué)校、社會(huì)的影響,對(duì)于青少年而言都可能會(huì)產(chǎn)生像多米諾骨牌一樣的連鎖效應(yīng)。所以,這個(gè)階段的青少年教育十分重要,也是十分敏感的,這就要求廣大從事于青少年教育的工作者不能掉以輕心。同樣,對(duì)于培養(yǎng)五年級(jí)學(xué)生一人一崗的能力,我們經(jīng)過諸多考慮和實(shí)踐之后,總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)在,我們共同探討一下這些經(jīng)驗(yàn)。
1.設(shè)置崗位要靈活多變
工作崗位這樣的名詞對(duì)于青少年來說還太遙遠(yuǎn),許多同學(xué)對(duì)班級(jí)設(shè)置的崗位采取排斥態(tài)度。鑒于此,我們廣大教育工作者可以在崗位設(shè)置上采取靈活多變的方法。比如,我們可以用大家比較熟悉的歷史上的職位作為我們?cè)O(shè)置崗位的選擇,像有的學(xué)校會(huì)設(shè)置“戶部尚書”來管理班級(jí)衛(wèi)生,“刑部尚書”來管理班級(jí)紀(jì)律。而且,對(duì)于崗位設(shè)置盡可能的多和全,要實(shí)施一個(gè)人有一個(gè)崗位,使每個(gè)人都有責(zé)任。當(dāng)然,對(duì)于崗位的設(shè)置更多的則是要參考學(xué)生的意見,我們可以根據(jù)具體的情況而設(shè)置。比如,專門負(fù)責(zé)粉筆的崗位,專門負(fù)責(zé)門窗的崗位。
另外,在對(duì)學(xué)生們進(jìn)行崗位設(shè)置的過程中,也要為學(xué)生們提供一個(gè)可以進(jìn)行崗位輪換的機(jī)會(huì)。在每學(xué)期的期末或者每個(gè)季度,對(duì)學(xué)生們采取崗位輪換,這種崗位的輪換不僅能夠是管理更加公平,同時(shí)也更有益于促進(jìn)學(xué)生們各個(gè)方面能力和素質(zhì)的發(fā)展。通常來看,這種崗位輪換的時(shí)間可以由教師來進(jìn)行掌控,具體時(shí)間以學(xué)生們?cè)趰徫簧系谋憩F(xiàn)情況來制定,例如一名學(xué)生已經(jīng)對(duì)一個(gè)崗位的工作非常熟悉了,那么就可以對(duì)他進(jìn)行崗位上的輪換,如果關(guān)于崗位有不了解或者不熟悉的方面,互相輪換崗位的學(xué)生們可以互相請(qǐng)教和幫助,這樣也更有利于學(xué)生們之間的互相協(xié)作能力的提升。這種崗位的互換,不但能夠增加學(xué)生們的情感交流,同時(shí)也能夠非常有效的培養(yǎng)學(xué)生們的溝通能力和對(duì)新環(huán)境的適應(yīng)能力。
總之,要想培養(yǎng)學(xué)生一人一崗的能力就必須要先讓同學(xué)們對(duì)這些崗位產(chǎn)生興趣,然后在工作中培養(yǎng)大家的能力。
2.學(xué)生的分工原則
在對(duì)學(xué)生進(jìn)行一人一崗設(shè)置的過程中,一定要保證每一個(gè)學(xué)生都能夠明確自己的職責(zé),這種責(zé)任的分工可以利用班會(huì)的時(shí)間來進(jìn)行詳細(xì)制定,具體的制定內(nèi)容一定要參考學(xué)生們的意見和想法,然后把這些內(nèi)容制定成一個(gè)手冊(cè),掛在班級(jí)黑板的旁邊。在這個(gè)手冊(cè)當(dāng)中,要把每一個(gè)崗位的職責(zé)和具體工作內(nèi)容明確下來,在學(xué)期或者季度進(jìn)行輪換時(shí),保證每一個(gè)崗位在進(jìn)行輪換的過程中不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。比如,這個(gè)月學(xué)校要舉辦室外運(yùn)動(dòng)會(huì),在手冊(cè)中就會(huì)標(biāo)明文藝委員的職責(zé)就是組織為運(yùn)動(dòng)員加油的啦啦隊(duì),并且負(fù)責(zé)對(duì)啦啦隊(duì)的服裝和道具等方面進(jìn)行管理。同時(shí)體育委員的職責(zé)是負(fù)責(zé)向?qū)W校申報(bào)參賽人員名單,并且組織運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行有計(jì)劃的訓(xùn)練。這種把工作內(nèi)容明確到手冊(cè)當(dāng)中來,就會(huì)讓學(xué)生們更加理解自己應(yīng)該去做什么,同時(shí)還能夠?qū)υ趰徫簧系耐瑢W(xué)起到一定的監(jiān)督作用,有助于學(xué)期末對(duì)各個(gè)崗位的同學(xué)進(jìn)行評(píng)定和獎(jiǎng)勵(lì)。另外,在對(duì)學(xué)生們進(jìn)行崗位設(shè)置的過程中,一定要考慮到學(xué)生們的特點(diǎn)和具體個(gè)人情況來進(jìn)行制定。為了讓學(xué)生們能夠?qū)ぷ鲘徫桓信d趣以及更有積極性,一定要在崗位的設(shè)置過程中貼近他們的長(zhǎng)處和優(yōu)勢(shì)。比如,班級(jí)里如果有這樣的一名同學(xué),在日常的學(xué)習(xí)生活中不是很突出,話特別少,但是非常具有班級(jí)的集體榮譽(yù)感,為了讓班級(jí)能夠得到先進(jìn)班級(jí)的榮譽(yù),在打掃衛(wèi)生或者參加學(xué)?;顒?dòng)的時(shí)候非常認(rèn)真。那么這樣的同學(xué)就可以被設(shè)置為衛(wèi)生管理員或者校服管理員。在一段時(shí)間后就會(huì)發(fā)現(xiàn)這名同學(xué)的話多了,各個(gè)方面更加突出了,也更愿意和同學(xué)以及老師溝通了。所以說,良好的分工和崗位的設(shè)置對(duì)于學(xué)生們來說是非常有益處的。
3.樹立學(xué)生的服務(wù)意識(shí)
通常來看,班級(jí)的崗位基本可以分為三種類型,分別為負(fù)責(zé)學(xué)科方面的崗位、負(fù)責(zé)管理班級(jí)方面的崗位以及為班級(jí)服務(wù)類的崗位。負(fù)責(zé)學(xué)科方面的崗位具體包括語文課代表、數(shù)學(xué)課代表……管理班級(jí)方面的崗位包括體育委員、文藝委員……服務(wù)類的崗位包括花盆澆水員、飲水機(jī)管理員……大家可能認(rèn)為服務(wù)類的崗位作用很小,其實(shí)不然?,F(xiàn)在孩子大多是獨(dú)生子女,從小就是“衣來伸手,飯來張口”為別人服務(wù)的意識(shí)差,大多數(shù)都是以自我為中心,在家里基本不干活。
這就要求我們要樹立學(xué)生的服務(wù)意識(shí),通過教育和宣傳,讓學(xué)生明白,培養(yǎng)自己的服務(wù)意識(shí)不僅可以幫助到他人,還可以實(shí)現(xiàn)自己的人生價(jià)值。學(xué)生終究會(huì)走向社會(huì),要在工作中通過為他人提供服務(wù)來獲得自己人生價(jià)值的體現(xiàn)。
教育還只是第一步,更重要的是實(shí)踐,通過設(shè)置一人一崗制度,讓學(xué)生把自己傳授服務(wù)的理念運(yùn)用到具體的崗位上。比如,讓那些管理衛(wèi)生區(qū)的同學(xué),就要讓他們意識(shí)到,自己的工作是為整個(gè)班級(jí)和學(xué)校服務(wù)的,這樣的工作會(huì)得到大家的尊敬。
4.培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任心
一人一崗很明顯的會(huì)形成“責(zé)任分散效應(yīng)”,這是一個(gè)積極的作用,可以激發(fā)起學(xué)生的責(zé)任心。培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任意識(shí),首先就是要樹立孩子正確的價(jià)值觀,有些學(xué)生會(huì)覺得這是班級(jí)是大家的,自己只是其中的一分子,沒有責(zé)任為大家服務(wù)。
我們應(yīng)該給學(xué)生樹立這樣的價(jià)值觀:只要是這個(gè)班集體中的一員,那么就有責(zé)任為這個(gè)班級(jí)負(fù)責(zé)任,做貢獻(xiàn)。當(dāng)然,學(xué)生責(zé)任心的培養(yǎng)還離不開家庭的教育,老師要多和家長(zhǎng)溝通,讓家長(zhǎng)一同培養(yǎng)孩子的責(zé)任心。
我們經(jīng)過探索,得出了許多經(jīng)驗(yàn),希望以上本文的探索可以為教育教學(xué)工作有所貢獻(xiàn),更希望我們的青少年能茁壯成長(zhǎng),將來多為國(guó)家做貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
[1] 岳頌華,張衛(wèi),黃紅清等.青少年主觀幸福感、心理健康及其與應(yīng)對(duì)方式的關(guān)系[J].心理發(fā)展與教育,2006,3:93-98.
[2] 劉萬里. 濰坊市青少年學(xué)生心理健康狀況的調(diào)查分析[J].當(dāng)代教育科學(xué), 2005,11:38-41.
【關(guān)鍵詞】運(yùn)動(dòng)生物力學(xué) 表面肌電 難度動(dòng)作
中華武術(shù)歷史悠久,博大精深,一直深受來自全世界人民的喜愛。隨著現(xiàn)代體育的不斷發(fā)展,武術(shù)套路也在向世界推廣的潮流中不斷的前進(jìn),現(xiàn)如今已逐步發(fā)展成為了以現(xiàn)代體育科學(xué)為理論指導(dǎo),以西方競(jìng)技體育模式為運(yùn)動(dòng)方式的現(xiàn)代競(jìng)技體育項(xiàng)目。在跨學(xué)科研究以成為常態(tài)的新的背景下,近年來涌現(xiàn)出了很多有關(guān)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在武術(shù)套路中的研究與應(yīng)用的文章。其中的很多文章多采用運(yùn)動(dòng)學(xué)的方法對(duì)武術(shù)套路運(yùn)動(dòng)員作運(yùn)動(dòng)學(xué)的數(shù)據(jù)測(cè)量與分析并得出相應(yīng)的結(jié)論。然而通過表面肌電對(duì)武術(shù)套路難度動(dòng)作進(jìn)行分析和研究的文章卻不多。如何更好地運(yùn)用表面肌電技術(shù)研究武術(shù)難度動(dòng)作,已成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)方向。
1.有關(guān)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究?jī)?nèi)容與方法
運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是一門邊緣學(xué)科,同時(shí)也是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析不僅在人體運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中起著重要作用,它還是運(yùn)動(dòng)員和教練員做為教學(xué)和訓(xùn)練指導(dǎo)的有力工具。近年來它的發(fā)展十分迅速。國(guó)內(nèi)的許多理工類、醫(yī)學(xué)類和體育院校都獨(dú)立開設(shè)了這門課程,有些院校還開設(shè)了相應(yīng)的專業(yè),國(guó)內(nèi)一些學(xué)者同時(shí)出版了許多相應(yīng)的教材和專著,在該學(xué)科上取得一些居國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平的成果。對(duì)人體與物體的運(yùn)動(dòng)分析是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容,其中對(duì)運(yùn)動(dòng)位移軌跡的分析是描述運(yùn)動(dòng)的重要方面。
運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)主要通過它的分析應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行研究。并運(yùn)用運(yùn)動(dòng)圖像分析法、三維測(cè)力臺(tái)法、步態(tài)分析法、肌電分析等研究方法對(duì)所要研究?jī)?nèi)容作出測(cè)數(shù)與分析。第23屆國(guó)際運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)年會(huì)報(bào)告上發(fā)現(xiàn)國(guó)際生物力學(xué)應(yīng)用技術(shù)研究和競(jìng)技體育研究仍占主流,研究方法不斷得到突破,三維攝像和肌電實(shí)現(xiàn)同步測(cè)量。各高校還相繼研發(fā)出新的測(cè)試儀器和研究系統(tǒng),這使得運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究不斷向前發(fā)展。
2.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在武術(shù)難度動(dòng)作中的研究
在武術(shù)套路中指定難度動(dòng)作分為A、B、C三個(gè)難度等級(jí),武術(shù)比賽中指定難度動(dòng)作因其難度大、扣分重、不易完成使其逐漸成為整個(gè)套路的核心。提高指定難度動(dòng)作的訓(xùn)練質(zhì)量對(duì)提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)至關(guān)重要。
2.1 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在武術(shù)難度動(dòng)作中的研究過程
通過運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究長(zhǎng)拳難度動(dòng)作,一般先把難度動(dòng)作進(jìn)行階段劃分,以旋風(fēng)腳動(dòng)作為例:旋風(fēng)腳可以劃分為助跑、起跳、空中擊響及轉(zhuǎn)體、落地等四個(gè)階段,之后用高速攝像機(jī)拍攝或用肌電測(cè)試儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量,或者兩者同時(shí)進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,用三維影像分析系統(tǒng)和肌電數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。最后利用QToolS軟件和Excel軟件對(duì)獲得的數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì),從而得出想要的結(jié)論。
2.2運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在武術(shù)難度動(dòng)作中的研究發(fā)展趨勢(shì)
通過運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)對(duì)武術(shù)難度進(jìn)行研究經(jīng)歷了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、以及多角度分析等三個(gè)階段。
運(yùn)動(dòng)學(xué)分析階段主要是通過攝像得出有關(guān)難度動(dòng)作在旋轉(zhuǎn)角度、各關(guān)節(jié)夾角、以及動(dòng)作擺動(dòng)幅度等相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析,這在一定程度上可以對(duì)動(dòng)作進(jìn)行分析,但不夠全面。動(dòng)力學(xué)階段主要是對(duì)武術(shù)難度動(dòng)作進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)肌電兩方面或多方面測(cè)量,不僅從單一運(yùn)動(dòng)的角度,更從運(yùn)動(dòng)與肌肉發(fā)力等多角度進(jìn)行綜合考慮,使研究成果更有價(jià)值。多角度分析階段已不僅僅是再對(duì)武術(shù)難度動(dòng)作進(jìn)行測(cè)量分析,將對(duì)動(dòng)作從技術(shù)本身從發(fā)結(jié)合攝像肌電等手段,在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)等多學(xué)科的支持下再對(duì)難度動(dòng)作進(jìn)行研究,使得研究成果更具說服力。
3.運(yùn)用表面肌電技術(shù)研究武術(shù)難度動(dòng)作
運(yùn)用表面肌電技術(shù)對(duì)武術(shù)難度動(dòng)作進(jìn)行研究,主要是通過使用肌電測(cè)試儀對(duì)做難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行肌電測(cè)量,獲得數(shù)據(jù)以后在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,其中比較重要的數(shù)據(jù)指標(biāo)有積分肌電,它是計(jì)量肌肉放電水平的以單位面積放電量為單位,可以初步了解肌肉在做武術(shù)難度動(dòng)作所做的貢獻(xiàn)。還有就是放電的時(shí)序,即做武術(shù)難度動(dòng)做過程中各個(gè)肌肉的放電順序,我們可以通過這些方面了解各肌肉在做動(dòng)作中協(xié)調(diào)工作的情況,從而實(shí)現(xiàn)研究目的。在運(yùn)用表面肌電技術(shù)對(duì)武術(shù)難度動(dòng)作進(jìn)行研究中,時(shí)程也是非常重要的,它反映了各肌肉放電所持續(xù)的時(shí)間,使得我們?cè)谘芯课湫g(shù)難度動(dòng)作和安排相關(guān)肌肉訓(xùn)練上能得到很多借鑒。運(yùn)用表面肌電技術(shù)研究武術(shù)難度動(dòng)作已成為武術(shù)套路難度動(dòng)作研究的新方向。
4.小結(jié)
關(guān)于運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在武術(shù)套路中難度動(dòng)作的研究的文章有很多,通過閱讀和整理相關(guān)資料,可以把這些所研究文章大致分為以下三個(gè)方面。
1.對(duì)某一難度動(dòng)作或組合難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,即主要運(yùn)用三維攝像手段進(jìn)行拍攝,再運(yùn)用相關(guān)運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)對(duì)所拍攝圖像進(jìn)行解析。
2.對(duì)某一武術(shù)套路難度動(dòng)作的表面肌電分析。
3.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在武術(shù)中應(yīng)用的綜述類文章。其中由以前兩方面的文章居多。如何使用表面肌電去分析和研究武術(shù)套路中的難度動(dòng)作將會(huì)成為未來很好的一個(gè)研究方向。
【參考文獻(xiàn)】
[1]盧德明.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)測(cè)量方法[M].北京:北京體育大學(xué),2003,347
[2]周繼群,徐彩桐.武術(shù)套路中“旋風(fēng)腳”動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析與訓(xùn)練[J].天津理工學(xué)院學(xué)報(bào),2002,16:36一37.
【關(guān)鍵詞】 跟骨骨折;跟骨解剖;骨板加壓栓;傳統(tǒng)AO接骨板;骨板固定;生物力學(xué)
跟骨骨折是目前足部最常見的骨折癥狀, 占成人全身骨折的2.5%, 占足部骨折的62.5%, 大多數(shù)的骨折屬于關(guān)節(jié)內(nèi)骨折, 就目前的統(tǒng)計(jì)來看, 致殘率達(dá)到18%以上[1]。但是, 隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 對(duì)跟骨骨折的治療辦法也越來越新穎了, 本文通過跟骨解剖接骨板加壓螺栓固定跟骨骨折與傳統(tǒng)的AO接骨板固定跟骨骨折的生物力學(xué)進(jìn)行對(duì)比研究后發(fā)現(xiàn), 跟骨解剖接骨板加壓螺栓固定跟骨骨折的方式比傳統(tǒng)AO接骨板的生物力學(xué)性能好, 顯示出了傳統(tǒng)AO接骨板對(duì)于固定跟骨骨折的穩(wěn)定性以及牢固性, 對(duì)于骨折來說, 不僅要使跟骨關(guān)節(jié)面解剖復(fù)位以及恢復(fù)跟骨的形狀, 還要對(duì)跟骨做好固定, 保證其恢復(fù)的有效性[2]。為了更好的對(duì)跟骨解剖接骨板加壓螺栓與傳統(tǒng)AO接骨板固定跟骨骨折的生物力學(xué)進(jìn)行對(duì)比研究, 現(xiàn)選取20例患者作為分析對(duì)象, 詳細(xì)報(bào)告如下。
1 資料與方法
1. 1 一般資料 選取本院在2012年1月~2012年9月收治的20例患者作為分析研究對(duì)象, 包括12例車禍?zhǔn)軅颊咭约?例血管損傷患者, 年齡在20~50歲之間, 平均年齡為35歲, 這些患者經(jīng)過檢查無其他并發(fā)癥存在。
1. 2 方法 選用跟骨解剖接骨板以及加壓螺栓內(nèi)固定系統(tǒng)和生物力學(xué)試驗(yàn)機(jī)對(duì)患者進(jìn)行跟骨的解剖, 把跟骨部位的軟組織掀起并保留好跟骨周圍的韌帶以及關(guān)節(jié)囊的完整性, 接著可以將跟骨解剖接骨板放置于跟骨的外側(cè)面, 然后將接骨板調(diào)整至合適的位置, 然后用專業(yè)的電鉆從跟骨外側(cè)壁跟骨的丘部經(jīng)后關(guān)節(jié)面下方斜向內(nèi)上方向載距突方向進(jìn)行鉆孔, 接著可以將一枚易斷加壓螺栓通過接骨板固定到載突距上, 然后再將第二枚易斷加壓栓也固定在相應(yīng)的位置, 固定好后, 對(duì)跟骨骨折的詳細(xì)情況做分析。同時(shí), 對(duì)選取的患者要進(jìn)行生物力學(xué)測(cè)試, 并記錄傳統(tǒng)AO接骨板跟骨骨折的固定情況。并對(duì)兩組患者在固定中不可逆位移以及最大位移和彈性位移以及最大負(fù)荷數(shù)據(jù)和最終位移等進(jìn)行對(duì)比分析, 可以采用SPPS13.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn)。
2 結(jié)果
通過對(duì)跟骨解剖接骨板加壓螺栓與傳統(tǒng)AO接骨板固定跟骨骨折的生物力學(xué)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn), 在不可逆位移方面無顯著差異, 但是在最大位移以及彈性位移和最大負(fù)荷方面存在較大差異, 具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義, 兩組間的最終位移無明顯差異。
隨著醫(yī)學(xué)水平的發(fā)展, 人們對(duì)跟骨關(guān)節(jié)內(nèi)骨折的關(guān)注度也越來越高, 對(duì)跟骨骨折的固定治療也越來越受到重視, 尋找出一個(gè)固定跟骨骨折的辦法是當(dāng)務(wù)之急。雖然現(xiàn)在對(duì)于跟骨骨折的固定辦法很多, 但是要選用一個(gè)安全有效的辦法仍是目前面臨的問題, 通過對(duì)跟骨解剖接骨板加壓螺栓與傳統(tǒng)AO接骨板固定跟骨骨折的生物力學(xué)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn), 現(xiàn)在對(duì)于跟骨骨折的固定中, 應(yīng)用最為廣泛的手術(shù)就是在跟骨外側(cè)置入一塊AO接骨板及相應(yīng)的松質(zhì)骨螺釘。
近年來, 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 人們對(duì)于跟骨關(guān)節(jié)內(nèi)骨折采用微創(chuàng)小切口、間接復(fù)位以及跟骨解剖接骨板加壓螺栓內(nèi)固定方法越來越信任了。
3 討論
通過對(duì)跟骨解剖接骨板加壓螺栓與傳統(tǒng)AO接骨板固定跟骨骨折的生物力學(xué)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn), 傳統(tǒng)的AO接骨板固定跟骨骨折的固定主要依靠的是鋼板和跟骨外側(cè)壁的摩擦力、螺釘與接骨板的力學(xué)交鎖、松質(zhì)骨螺釘?shù)穆菁y和骨質(zhì)的力學(xué)交鎖, 相比較傳統(tǒng)的AO接骨板固定跟骨骨折的生物力學(xué)辦法具有以下幾個(gè)特點(diǎn):跟骨解剖加壓螺栓增加了鋼板和骨質(zhì)之間的壓力, 從而增大了摩擦力, 使得內(nèi)側(cè)加壓螺帽基底部周徑加大了, 緊跟在跟骨內(nèi)側(cè)壁, 使得跟骨寬度的恢復(fù)得到了較好的保證, 同時(shí), 它還增大了固定系統(tǒng)的接觸面積, 提高了摩擦力度, 增加了跟骨骨折固定的穩(wěn)定性[3]。
參考文獻(xiàn)
[1] 朱建民,金宗達(dá),王萍花.骨折愈合的一些新概念.中華創(chuàng)傷雜志, 2010,12(4):268-270.
關(guān)鍵詞:屈光性近視;軸性近視;生物力學(xué)機(jī)制
近20年來,我國(guó)近視眼患病率在急劇的增加,全國(guó)近視患者已超過3億,在世界排名僅次于“近視第一大國(guó)”——日本。近視已成為倍受人們關(guān)注的公共健康問題,認(rèn)知近視眼的發(fā)病機(jī)制正是解決該問題的關(guān)鍵所在。從近30年來近視眼研究來看,科學(xué)家們進(jìn)行了大量的近視動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn),對(duì)近視的發(fā)生、發(fā)展有了進(jìn)一步了解。特別在形覺剝奪性近視、遺傳基因定位及近視眼生物化學(xué)物質(zhì)改變等方面有較深入的研究。也有學(xué)者嘗試了生物力學(xué)視角的研究,但是目前還沒有生物力學(xué)模型能解釋所有眼的調(diào)節(jié)機(jī)制。因此需要對(duì)人眼調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行有關(guān)生物力學(xué)的基礎(chǔ)研究,建立人眼調(diào)節(jié)機(jī)制的生物力學(xué)模型,為屈光的研究提供一種新的技術(shù)方法。
1.屈光性近視的力學(xué)機(jī)制
目前,解釋調(diào)節(jié)機(jī)制的經(jīng)典松弛理論[1]認(rèn)為:調(diào)節(jié)時(shí)睫狀肌的環(huán)形纖維收縮、懸韌帶松弛、晶狀體變凸出、屈光力增強(qiáng)、睫狀突和晶狀體赤道部接近。調(diào)節(jié)緊張理論[2]認(rèn)為:調(diào)節(jié)是由晶狀體赤道部受到張力牽引而產(chǎn)生,至少一部分晶狀體懸韌帶處于緊張狀態(tài)、晶體中央變凸出周邊變平、屈光力增加,并從物理數(shù)學(xué)模型、尸眼解剖、臨床觀察等方面進(jìn)行論證。盡管兩種理論存在一定的差別,但是兩種理論都認(rèn)可人眼的調(diào)節(jié)過程通過三部分眼內(nèi)組織完成。睫狀肌的收縮,睫狀肌的收縮使附著在睫狀突上的懸韌帶張力發(fā)生改變,懸韌帶張力的變化使晶體的形狀發(fā)生變化,晶體形狀的變化使人眼的屈光力發(fā)生變化,完成調(diào)節(jié)過程。
晶狀體的調(diào)節(jié)主要由睫狀肌、懸韌帶以及晶狀體三部分來實(shí)現(xiàn),其生物力學(xué)調(diào)節(jié)機(jī)制的研究基本上從這三方面來展開?!罢{(diào)節(jié)本身不僅是傳統(tǒng)意義上的睫狀肌收縮和晶狀體變凸出,同時(shí)還伴有晶狀體的相對(duì)前移調(diào)節(jié),對(duì)眼的幾乎所有屈光構(gòu)成因素有著顯著的影響,視近活動(dòng)的累積效應(yīng)是兒童近視眼發(fā)生的主要原因”[3]。“懸韌帶具有一定的張力,懸韌帶在拉斷之前平均能被拉長(zhǎng)4.48±1.78mm,隨著年齡的增長(zhǎng),懸韌帶的張力隨年齡的增加而減少”[4]。不同屈光狀態(tài)對(duì)睫狀肌的動(dòng)力學(xué)影響,睫狀肌遠(yuǎn)點(diǎn)肌肉張力在不同眼屈光狀態(tài)為一穩(wěn)定值,且隨眼靜態(tài)屈光度的增加而降低。
由以上的理論研究,我們看以看到睫狀肌與晶狀體的調(diào)節(jié)密切相關(guān)。對(duì)于涉及到的肌肉的運(yùn)動(dòng),我們可以嘗試從力學(xué)的視角來對(duì)屈光不正來進(jìn)行解讀,從而推測(cè)屈光性近視產(chǎn)生的原因。筆者認(rèn)為,屈光不正主要是由于晶狀體變凸出,光線聚焦在了視網(wǎng)膜的前方,形成屈光性近視。其生物力學(xué)機(jī)制可解釋為:長(zhǎng)時(shí)間的近距離作業(yè)造成了睫狀肌痙攣,并長(zhǎng)期處于緊張狀態(tài),從而使懸韌帶長(zhǎng)期處于松弛狀態(tài),晶狀體不能變凹,也就形成了屈光性近視。
2.軸性近視的力學(xué)機(jī)制
基于理性分析,認(rèn)為鞏膜強(qiáng)度減弱、眼外肌壓迫眼球使眼內(nèi)壓增高等是造成高度近視的原因。但后來的臨床及實(shí)驗(yàn)研究未能找出相應(yīng)的證據(jù)。對(duì)眼球進(jìn)行了生物力學(xué)理論分析,認(rèn)為“在后部鞏膜的應(yīng)力分布不均,由于上、下斜肌的附著點(diǎn)接近視神經(jīng),在調(diào)節(jié)輻揍時(shí)對(duì)后部鞏膜產(chǎn)生剪切作用,造成后部鞏膜延長(zhǎng)”[5]。“眼外肌的強(qiáng)直性收縮引起玻璃體內(nèi)壓力升高,在近視的形成中也具有明顯作用”[6]。由此,我們不難看出,人們?cè)谏锪W(xué)的領(lǐng)域已經(jīng)展開了對(duì)近視眼形成機(jī)制的研究,研究的重心在于力學(xué)的作用點(diǎn)—鞏膜。只有對(duì)鞏膜形變及異化的機(jī)制研究清楚,才能為近視眼的矯正奠定基礎(chǔ)。
“軸性近視直接與鞏膜形變密切相關(guān),因此鞏膜、角膜的生長(zhǎng)及異化只能表現(xiàn)為眼球壁的不斷增厚,不能促成眼軸的延長(zhǎng)”[7]。因此眼球的生長(zhǎng)必須依賴于眼內(nèi)壓對(duì)球壁組織張力,才能形成膨脹性生長(zhǎng)?!霸谕葢?yīng)力的作用下,前部鞏膜的變形最小,赤道部的次之,后部鞏膜最大,且高度近視患者的后鞏膜承受應(yīng)力較常人脆弱”[8]。后鞏膜加固術(shù)能加強(qiáng)薄弱的后鞏膜,從而達(dá)到抑制軸性近視發(fā)展的效果。近視眼鞏膜的組織病理學(xué)改變?cè)缬谏锪W(xué)特性的改變,并且實(shí)驗(yàn)性近視眼的鞏膜彈性差,易發(fā)生變形,具有較低的承載能力。這些觀點(diǎn)都從某一視角對(duì)鞏膜做了研究,還需要有待進(jìn)一步的研究。
另外,實(shí)驗(yàn)性近視眼后極部鞏膜變薄,膠原纖維發(fā)生退行性變化即異化(鞏膜重塑),而這也是近視眼鞏膜彈性差、容易發(fā)生變形、具有較低的承載能力的病理基礎(chǔ)?!办柲こ衫w維細(xì)胞胞外基質(zhì)的代謝、細(xì)胞因子的表達(dá)及自身生物力學(xué)性質(zhì)等決定鞏膜的生物學(xué)和生物力學(xué)性質(zhì)。在近視的發(fā)生及治療過程中,伴隨有鞏膜及鞏膜成纖維細(xì)胞的力學(xué)——生物學(xué)特性的變化”[9]。這些理論都為鞏膜重塑的生物力學(xué)機(jī)制提供了充分的理論依據(jù)。
筆者認(rèn)為,軸性近視的形成是建立在屈光性近視的基礎(chǔ)之上,當(dāng)晶狀體的不能正常調(diào)節(jié)已經(jīng)不足以適應(yīng)長(zhǎng)期的近距離作業(yè)的刺激時(shí),眼球就會(huì)發(fā)生新的變化,及鞏膜的異化,從而導(dǎo)致眼球的形變,這種形變與眼外肌有密切的關(guān)系。由于長(zhǎng)期的近距離作業(yè),眼外肌的分作用力會(huì)破壞眼內(nèi)壓平衡,最終促進(jìn)眼軸變長(zhǎng),形成軸性近視。
3.結(jié)論
3.1作為現(xiàn)代文明的產(chǎn)物,近視眼的發(fā)生已呈現(xiàn)愈演愈烈的趨勢(shì)。對(duì)于近視形成機(jī)制,近30年來在形覺剝奪性近視、遺傳基因定位及近視眼生物化學(xué)物質(zhì)改變等方面有較深入的研究,生物力學(xué)方面的研究相對(duì)較淺。
3.2屈光性近視的力學(xué)研究集中于睫狀肌、懸韌帶以及晶狀體的力學(xué)參數(shù)變化,根據(jù)參數(shù)變化嘗試建立參數(shù)模型,從而糾正屈光性調(diào)節(jié)的理論機(jī)制。
3.3軸性近視的力學(xué)研究集中于力學(xué)的作用點(diǎn)—鞏膜。通過對(duì)鞏膜形變以及異化的研究,人們期望找到矯正軸性近視的突破口。
3.4從力的作用來源視角出發(fā),眼外肌的研究必不可少,但是往往難以著手。眼外肌可以控制眼球的運(yùn)動(dòng),外在的間接研究或許可以為我們研究其力學(xué)機(jī)制提供一個(gè)新的思路。(作者單位:云南師范大學(xué)體育學(xué)院)
參考文獻(xiàn):
[1] 高磊.調(diào)節(jié)對(duì)兒童屈光構(gòu)成因素的影響[J].青島大學(xué)學(xué)報(bào),2000:1—60.
[2] 梁厚成.眼球及屈光不正相關(guān)眼病發(fā)病機(jī)制的生物力學(xué)研究[D].,第四軍醫(yī)大學(xué)1997:1—88.
[3] 王超英.高度近視眼鞏膜生物力學(xué)特性初步研究[J].眼科研究,2003,21(2):113—115.
[4] 馬代金.后鞏膜加固術(shù)作用機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志,2005,14(10):96—97.
[5] 周伊.眼球-眼外肌有限元模型的建立與力學(xué)分析[J]北京生物醫(yī)學(xué)工程,2006,25(3):228—230.
[6] 張新.實(shí)驗(yàn)性近視眼鞏膜病理學(xué)與生物力學(xué)特性的改變[J].眼科新進(jìn)展,2012,32(11):1017—1020.
[7] 張艷明.形覺剝奪性近視中鞏膜重塑機(jī)制的研究[J].眼科研究,2007,25(5):390—392.
方法:將30具成年(30-60ys)新鮮尸體(T11-L3)隨機(jī)分三組,用PMMA包埋后,用MTS機(jī)壓縮速度及下降距離,制作骨折模型,三組分別行跨節(jié)段椎弓根釘固定、跨節(jié)段椎弓根釘固定加傷椎椎體成形術(shù)、跨節(jié)段椎弓根釘固定附加傷椎置釘術(shù)進(jìn)行固定,而后對(duì)各組標(biāo)本背伸、屈曲、左右側(cè)彎以及左右旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)范圍進(jìn)行計(jì)算,對(duì)比分析各組測(cè)定結(jié)果。
結(jié)果:經(jīng)統(tǒng)計(jì),在骨折后脊柱在以上6個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)范圍均較完整狀態(tài)發(fā)生明顯增加(P
結(jié)論:骨折后脊柱生物力學(xué)發(fā)生了改變,運(yùn)動(dòng)范圍增加,經(jīng)合理的內(nèi)固定后可縮小運(yùn)動(dòng)范圍,且不同的固定方式其生物力學(xué)測(cè)定結(jié)果也有所不同,臨床應(yīng)給予關(guān)注。
關(guān)鍵詞:后路內(nèi)固定 胸腰椎爆裂骨折 生物力學(xué)
Doi:10.3969/j.issn.1671-8801.2013.08.031
【中圖分類號(hào)】R4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1671-8801(2013)08-0032-01
胸腰椎爆裂骨折為比較常見的一種脊柱損傷,一般情況下會(huì)采取內(nèi)固定術(shù)對(duì)其進(jìn)行治療,療效相對(duì)理想。然而近幾年有研究發(fā)現(xiàn),對(duì)該類患者采取短節(jié)段椎弓根螺釘固定方式進(jìn)行治療,在后期會(huì)誘發(fā)進(jìn)行性后凸畸形、復(fù)位丟失、腰背部疼痛以及內(nèi)固定失效等諸多嚴(yán)重并發(fā)癥,對(duì)預(yù)后效果產(chǎn)生了嚴(yán)重影響[1]。本次研究中出于對(duì)三種后路內(nèi)固定方法在對(duì)胸腰椎爆裂骨折進(jìn)行治療中生物力學(xué)變化情況進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)分析的目的,對(duì)搜集得到的脊柱標(biāo)本展開了不同模式下的生物力學(xué)測(cè)定,并對(duì)其測(cè)定結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,現(xiàn)匯報(bào)如下。
1 材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)材料。本次實(shí)驗(yàn)中脊柱標(biāo)本來源于近期我院搜集的到的新鮮尸體脊柱標(biāo)本,共30具,包括男性18具,女性12具,年齡在43-62歲之間,平均(53.4±14.2)歲。生前均未發(fā)生脊柱損傷,通過X線檢查證實(shí)脊柱未出現(xiàn)任何病變。
1.2 方法。
1.2.1 研究方法。將30具成年(30-60ys)新鮮尸體(T11-L3)隨機(jī)分三組,用PMMA包埋后,用MTS機(jī)壓縮速度及下降距離,制作骨折模型(椎體壓縮
1.2.2 測(cè)定方法。在測(cè)定過程中對(duì)標(biāo)本給予10Nm的力矩,而后分別展開3輪預(yù)加載,從而對(duì)蠕變對(duì)測(cè)量的影響予以消除。第3次對(duì)其最大載荷時(shí)的瞬時(shí)空間坐標(biāo)值進(jìn)行測(cè)量。每個(gè)方向上的最大載荷加載完成后,采集標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo)值,而后經(jīng)數(shù)學(xué)公式對(duì)背伸、屈曲、左右側(cè)彎以及左右旋轉(zhuǎn)各個(gè)方向的活動(dòng)度進(jìn)行計(jì)算。
1.3 數(shù)據(jù)處理。研究中相關(guān)數(shù)據(jù)資料采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理,各個(gè)方向的活動(dòng)度測(cè)量結(jié)果等計(jì)量資料均采取均數(shù)加減標(biāo)準(zhǔn)差(X±S)形式表示,在對(duì)比分析中,針對(duì)計(jì)量資料的對(duì)比采取t檢驗(yàn),而計(jì)數(shù)資料的對(duì)比則是采取X2檢驗(yàn),在P
2 結(jié)果
經(jīng)統(tǒng)計(jì),不同狀態(tài)下各個(gè)方向的活動(dòng)度測(cè)量結(jié)果存在明顯差異,詳見表1。
3 討論
在生物力學(xué)研究領(lǐng)域中,將活動(dòng)度作為脊柱穩(wěn)定性衡量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn),活動(dòng)度越大,證明脊柱的穩(wěn)定性越差。在脊柱損傷治療中,內(nèi)固定術(shù)為常用的一種理想手段,穩(wěn)定性測(cè)定為對(duì)療效進(jìn)行評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)[2]。本次研究中對(duì)不同內(nèi)固定方式的生物力學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果發(fā)現(xiàn),跨節(jié)段椎弓根釘固定加傷椎椎體成形術(shù)、跨節(jié)段椎弓根釘固定附加傷椎置釘術(shù)的各個(gè)方向互動(dòng)度較跨節(jié)段椎弓根釘固定組發(fā)生明顯縮小。由此可知,跨節(jié)段椎弓根釘固定術(shù)的穩(wěn)定性效果不如跨節(jié)段椎弓根釘固定加傷椎椎體成形術(shù)、跨節(jié)段椎弓根釘固定附加傷椎置釘術(shù),臨床應(yīng)對(duì)其給予關(guān)注,在今后的脊柱骨折治療中對(duì)內(nèi)固定方式進(jìn)行合理的選擇,以改善臨床治療效果。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞 高爾夫 揮桿 生物力學(xué)
高爾夫球運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)以球桿擊球入洞的體育運(yùn)動(dòng),被公認(rèn)為世界上可接觸時(shí)間最長(zhǎng)、溫和而智能的運(yùn)動(dòng)。高爾夫球曾作為正式的比賽項(xiàng)目參加了1900年和1904年兩屆奧運(yùn)會(huì),1904年之后由于場(chǎng)地和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的限制,高爾夫球退出了奧運(yùn)會(huì)的賽場(chǎng)。2009年國(guó)際奧委會(huì)宣布高爾夫球?qū)⒆鳛檎降谋荣愴?xiàng)目回歸2016年里約熱內(nèi)盧奧運(yùn)會(huì),高爾夫回歸奧運(yùn)會(huì)的決議無疑是對(duì)高爾夫球運(yùn)動(dòng)在全球發(fā)展的一次巨大的推動(dòng)。揮桿技術(shù)是高爾夫球的基本動(dòng)作,技術(shù)水平高低決定成敗,因此運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究高爾夫球的揮桿技術(shù)將成為國(guó)內(nèi)外科研的重點(diǎn)之一。
一、高爾夫球揮桿技術(shù)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究現(xiàn)狀
國(guó)外學(xué)者利用紅外線捕捉、高速攝像等采集到的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,做成高爾夫自動(dòng)分析軟件、模擬軟件,使技術(shù)動(dòng)作得到極大的改進(jìn)。我國(guó)對(duì)高爾夫球揮桿技術(shù)研究起步較晚。
(一)高爾夫球揮桿技術(shù)生物學(xué)分析
肌電是生物學(xué)研究的重要手段,肌電圖能夠分析人體完成運(yùn)動(dòng)動(dòng)作時(shí)肌肉參與活動(dòng)的強(qiáng)度、參與工作時(shí)間的順序及相互協(xié)作的關(guān)系。劉新明通過肌電測(cè)試儀和環(huán)節(jié)受力分析法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)全揮桿技術(shù)動(dòng)作肌肉工作特征進(jìn)行了比較,得出全揮桿動(dòng)作肌肉最大用力時(shí)刻的出現(xiàn)晚于擊球時(shí)刻。
(二)高爾夫球揮桿技術(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
國(guó)內(nèi)對(duì)高爾夫揮桿技術(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析較為常用的是APAS艾利爾運(yùn)動(dòng)技術(shù)分析軟件及DLT生物力學(xué)三維錄像分析方法。張吾龍等[1]對(duì)我國(guó)高爾夫職業(yè)選手張連偉短推技術(shù)進(jìn)行了分析,得出揮桿是由肩膀與兩臂做動(dòng)作,上桿軌跡略帶弧度,下桿時(shí)擊球加速,左手引導(dǎo)下桿動(dòng)作,右手在后輔助向前推。阮哲[3]通過對(duì)梁文沖等四名國(guó)際優(yōu)秀高爾夫選手的揮桿技術(shù)的三維錄像和解析,得出揮桿過程中髖關(guān)節(jié)率先啟動(dòng)與加速,并引導(dǎo)肩部迅速向旗桿方向加速直至擊球瞬間,上肢關(guān)節(jié)完成類似鞭打動(dòng)作擊球。車旭升等[6]對(duì)不同水平的高爾夫球員的木桿揮桿技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行分析,得出高水平高爾夫球運(yùn)動(dòng)員的上、下桿揮桿節(jié)奏用時(shí)比例接近于80:20,擊球瞬間高水平球員的身體重心都非常接近原點(diǎn)。孫勝[5]運(yùn)用三維技術(shù)動(dòng)作分析系統(tǒng)對(duì)職業(yè)男子高爾夫運(yùn)動(dòng)員的推桿技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行了研究,進(jìn)而揭示推桿頭部在時(shí)間和空間上整個(gè)動(dòng)作沒有像鐘擺一樣擺動(dòng),但像鐘擺一樣有節(jié)奏的擺動(dòng)推桿的訓(xùn)練會(huì)有很大幫助。李淑媛等[9]對(duì)男子高爾夫運(yùn)動(dòng)員全揮一號(hào)木桿技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行信息采集、量化分析:以最大桿頭線速度高低劃分組別,得出各組上桿階段用時(shí)都在1s左右;下桿階段高速組比低速組用時(shí)更短;高速組上桿過程中,保持右膝關(guān)節(jié)角基本不變,而低速組則呈現(xiàn)增大趨勢(shì);高速組軀干角由瞄球準(zhǔn)備到擊球幾乎保持不變。毛建勛[8]利用二維攝像法和人體錄像解析系統(tǒng)對(duì)一名高爾夫教練揮桿動(dòng)作進(jìn)行了正面的定點(diǎn)拍攝,對(duì)所得運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行量化與分析,得出揮桿時(shí)要放松肌肉,揮桿時(shí)肩部以及揮臂的力量要與轉(zhuǎn)體的力量保持平衡狀態(tài);下桿擊球時(shí)手腕的力量要保留到最后再進(jìn)行釋放。
(三)高爾夫球揮桿技術(shù)動(dòng)力學(xué)分析
目前應(yīng)用于動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)量手段主要有三維測(cè)力臺(tái)。葉強(qiáng)等[4]對(duì)技術(shù)定型期球手進(jìn)行試驗(yàn),得出上桿初期、后期和下桿初期時(shí)間比為7:6:3,通過使用壓力板觀測(cè)擊球過程中重量轉(zhuǎn)移的變化,得出桿頂點(diǎn)時(shí)刻雙足維持均衡,身體扭轉(zhuǎn)相對(duì)更充分。
(四)高爾夫揮桿技術(shù)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)理論分析
李睿[2]用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的碰撞理論和鞭打原理糾正了揮桿擊球中的技術(shù)錯(cuò)誤,得出高爾夫球的擊打特點(diǎn):擊球時(shí)桿頭速度越大,給予球的初速度越大。揮桿時(shí)手臂擺動(dòng)若要兼具“環(huán)繞”的力量和“鞭抽”的力量。
二、趨向預(yù)測(cè)
隨著高爾夫球運(yùn)動(dòng)技術(shù)研究工作的進(jìn)展,將運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的方法手段同現(xiàn)代科技手段結(jié)合,采用多機(jī)同步測(cè)試、錄像視頻分析系統(tǒng)進(jìn)行適時(shí)的監(jiān)控和反饋技術(shù)動(dòng)作的研究將會(huì)越來越多??梢灶A(yù)見的是,對(duì)高爾夫球運(yùn)動(dòng)發(fā)展的研究將達(dá)到一個(gè)前所未有的高度。
參考文獻(xiàn):
[1] 張吾龍,陳觀云.我國(guó)高爾夫職業(yè)選手張連偉短推技術(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào).2006.40(3).
[2] 李睿.高爾夫揮桿技術(shù)常見錯(cuò)誤分析[J].長(zhǎng)治學(xué)院學(xué)報(bào).2008.25(2).
[3] 阮哲.世界高水平高爾夫運(yùn)動(dòng)員揮桿動(dòng)作中肩髖關(guān)節(jié)生物力學(xué)分析[J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào).2010.33(11).
[4] 葉強(qiáng),曹全軍.高爾夫球揮桿擊球過程中重量轉(zhuǎn)移的足底壓力分析[J].南京體育學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2012.11(5).
[5] 孫勝.職業(yè)高爾夫球運(yùn)動(dòng)員推桿技術(shù)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].中國(guó)體育科技.2012.48(1).
[6] 車旭升,金春光.高爾夫木桿揮桿技術(shù)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析[J].河北體育學(xué)院學(xué)報(bào).2012.26(4).
[7] 葉強(qiáng),曹全軍.高爾夫球揮桿擊球過程中重量轉(zhuǎn)移的足底壓力分析[J].南京體育學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2012.11(5).
【關(guān)鍵詞】 脫鈣骨基質(zhì)顆粒
關(guān)鍵詞: 脫鈣骨基質(zhì)顆粒;骨水泥;生物力學(xué);犬 中圖號(hào):R687.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
摘 要:目的 研究不同質(zhì)量比的犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料的生物力學(xué)性能,為臨床應(yīng)用該復(fù)合材料修復(fù)骨缺損提供理論依據(jù). 方法 按Urist等方法制備犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒后,再與骨水泥混合制成含骨粒質(zhì)量比為0,400,500和600mg?g-1 的脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料,對(duì)其抗壓極限強(qiáng)度、抗彎極限強(qiáng)度、抗扭轉(zhuǎn)極限強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定. 結(jié)果 含脫鈣骨基質(zhì)顆粒質(zhì)量比為0,400,500和600mg?g-1 的復(fù)合材料的抗壓極限強(qiáng)度分別為(81.0±3.0),(50.4±5.9),(48.8±2.0)和(33.8±3.6)MPa;抗彎極限強(qiáng)度分別為(65.3±6.7),(42.9±8.1),(37.2±2.9)和(25.0±2.4)MPa;抗扭轉(zhuǎn)極限強(qiáng)度分別為(35.5±0.8),(16.3±2.2),(13.1±2.0)和(8.0±1.4)MPa. 結(jié)論 犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料具有良好的生物力學(xué)性能,易于塑形,能根據(jù)需要適應(yīng)不同部位骨缺損的要求,其中含骨粒質(zhì)量比為500mg?g
-1 的復(fù)合材料生物力學(xué)性能及骨誘導(dǎo)活性最為適宜,能作為支架材料有效地修復(fù)大塊骨缺損.
Keywords:decalcified bone matrix;bone cement;biome-chanics;dogs
Abstract:AIM To study biomechanical properties of differ-ent mass ratio materials impregnated decalcified bone matrix(DBM)with bone cement(BC)in dogs,and seek some soli-dified processes to repair bone defects with the compound material.METHODS The DBM particles and the materials im-pregnated0,400,500,600mg?g
-1 mass ratio DBM parti-cles with BC were made according to the methods of Urist.The compound material compressive strength,bending strength and torsional strength were measured.RESULTS In the compound materials,the ultimate compressive strengths were(81.0±3.0)MPa for0mg?g-1 DBM,(50.4±5.9)MPa for400mg?g-1 ,(48.8±2.0)MPa for500mg?g-1 ,(33.8±3.6)MPa for600mg?g-1 .The ulti-mate bending strengths were(65.3±6.7)MPa for0mg?g-1 DBM,(42.9±8.1)MPa for400mg?g-1 ,(37.2±2.9)MPa for500mg?g-1 ,(25.0±2.4)MPa for600mg?g-1 .The ultimate torsional strengths were(35.5±0.8)MPa for0mg?g-1 DBM,(16.3±2.2)MPa for400mg?g-1 ,(13.1±2.0)MPa for500mg?g-1 ,(8.0±1.4)MPa for600mg?g-1 .CONCLUSION DBM impregnated with BC has better biomechanical properties and perfect plastic property,which could be used to repair large bone defects when it con-tains DBM of500mg?g-1 .
0 引言
研制理想的人工生物材料作為骨移植替代材料用于修復(fù)骨缺損,是當(dāng)前骨科領(lǐng)域研究的主要課題之一.脫鈣骨基質(zhì)顆粒(decalcified bone matrix,DBM)用于骨缺損的修復(fù)臨床上已多有報(bào)道[1-3] ,由于DBM中含有骨形成蛋白而具有誘導(dǎo)成骨作用,但卻因礦鹽被去除,只留下有機(jī)部分骨基質(zhì),造成機(jī)械強(qiáng)度下降,不能承受應(yīng)力,因此無法替代骨骼負(fù)重功能.骨水泥(bone cement,BC)是一種高分子聚合物,具有一定的生物力學(xué)強(qiáng)度,臨床上早已被用作人工關(guān)節(jié)固定材料及骨缺損充填材料[4,5] ,但單純骨水泥填充骨缺損為機(jī)械填充,材料不能降解,且與骨界面間存在力學(xué)差異等缺陷.為使骨缺損修復(fù)材料有較好的生物力學(xué)性能,具備良好的骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)能力,我們將犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒與骨水泥按一定的比例復(fù)合制成生物性復(fù)合材料用于骨缺損的修復(fù).我們報(bào)道這種復(fù)合材料的生物力學(xué)性能,為復(fù)合材料在臨床的應(yīng)用提供一定的科學(xué)依據(jù).
1 材料和方法
1.1 材料
犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料的制備按Urist等[6] 方法,取健康雜種家犬的四肢長(zhǎng)骨,去除骨髓及軟組織,砸成碎片,流水沖洗4~5h,用5倍于骨片體積的無水乙醇脫水2h,乙醚脫脂1h,室溫下干燥過夜后置-80℃冰柜凍存,取出后用磨碎機(jī)將骨片粉碎研磨成骨粒,分樣篩過篩篩取直徑400~800μm的骨粒.骨粒室溫下用0.5mol?L-1 鹽酸脫鈣3h(按1g骨粒比50mL鹽酸),脫鈣后骨粒流水沖洗2h,再用5倍于骨粒體積的無水乙醇浸泡1h,乙醚浸泡30min后通風(fēng)處干燥過夜,制得脫鈣骨基質(zhì)顆粒.將脫鈣骨基質(zhì)顆粒與適量的骨水泥均勻混合,制備成含脫鈣骨基質(zhì)顆粒質(zhì)量比分別為0,400,500和600mg?g-1 的復(fù)合材料,待骨水泥呈面團(tuán)狀時(shí)立即用力塞入5mL的注射器針筒內(nèi),并用最大力量推壓以使復(fù)合材料在針筒內(nèi)緊密接觸,待復(fù)合材料聚合定型后取出,即制成含不同質(zhì)量比的脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料樣本(骨水泥為天津合成材料工業(yè)研究所研制).生物力學(xué)測(cè)試樣本[7] 標(biāo)準(zhǔn)抗壓試件為直徑d=12mm,高度h=24mm的圓柱體,含0,400,500和600mg?g-1 質(zhì)量比骨粒的不同試件各10個(gè),另截取犬的新鮮股骨標(biāo)本10個(gè),用砂輪磨平加工成直徑d=12mm,高度h=30mm的圓柱體,所有試件兩端光滑平整,上下同心.標(biāo)準(zhǔn)抗彎試件為直徑d=12mm,長(zhǎng)度L=60mm的圓柱體,含0,400,500和600mg?g-1 質(zhì)量比骨粒的不同試件各10個(gè),另截取犬的新鮮股骨標(biāo)本10個(gè),用砂輪磨平加工成直徑d=12mm,長(zhǎng)度L=80mm的圓柱體.標(biāo)準(zhǔn)抗扭轉(zhuǎn)試件為直徑d=12mm,長(zhǎng)度L=60mm的圓柱體,含0,400,500和600mg?g-1 質(zhì)量比骨粒的不同試件各10個(gè),另截取犬的新鮮股骨標(biāo)本10個(gè),用砂輪磨平加工成直徑d=12mm,長(zhǎng)度L=80mm的圓柱體.
1.2 方法
1.2.1 壓縮試驗(yàn)
在材料力學(xué)綜合試驗(yàn)臺(tái)上,用生物力學(xué)測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)定.該裝置由加載部分、壓力和位移傳感器、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、微型計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄系統(tǒng)組成,試樣測(cè)定時(shí)統(tǒng)一加載速度為5mm?min-1 .將抗壓試件依次放在試驗(yàn)臺(tái)上,對(duì)其施加壓縮載荷,直至試件破壞,記下試件破壞時(shí)的載荷并算出抗壓極限強(qiáng)度.
1.2.2 三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)
將抗彎試件置放于綜合試驗(yàn)臺(tái)上,試件跨距為40mm,在其中點(diǎn)加載,直至試件 破壞,記錄試件破壞時(shí)的載荷并計(jì)算抗彎極限強(qiáng)度.
1.2.3 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)
在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)上,用專用夾具將抗扭轉(zhuǎn)試件的兩端分別裝于扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的固定夾頭和活動(dòng)夾頭中,對(duì)其施加扭矩,加載速度為120°?min-1 ,記錄試件破壞時(shí)的載荷并算出扭轉(zhuǎn)極限強(qiáng)度.
2 結(jié)果
經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,復(fù)合材料中含DBM骨粒為400,500和600mg?g-1 的生物力學(xué)性能均低于犬正常股骨組及骨水泥組(P
3 討論
理想的骨移植材料應(yīng)具備:①良好的生物相容性;②較強(qiáng)的力學(xué)性能;③有誘導(dǎo)成骨作用;④能夠被吸收替代;⑤有良好的賦形性.DBM骨粒作為生物性骨缺損修復(fù)材料,在體內(nèi)能被吸收替代,又具有成骨誘導(dǎo)活性,是骨缺損修復(fù)的最佳替代材料,但DBM骨粒本身不具備支撐能力,因此不宜用于修復(fù)承重長(zhǎng)骨.骨水泥作為粘接賦形劑,易于塑形,有一定的力學(xué)性能,植入骨內(nèi)起到鑲嵌固定作用.我們將DBM骨粒與骨水泥按一定比例均勻復(fù)合,制成復(fù)合生物性修復(fù)材料,探索一條修復(fù)大塊骨缺損的可行途徑.
骨的生長(zhǎng)及骨小梁的構(gòu)建是根據(jù)Wolff定律,按機(jī)體生長(zhǎng)的需要的應(yīng)力分布排列,因此骨的生物力學(xué)特性較為復(fù)雜.修復(fù)骨缺損不僅要恢復(fù)骨形態(tài)的連續(xù),更重要的是重建骨的支撐功能.這就要求骨移植材料的生物力學(xué)性能應(yīng)達(dá)到正常皮質(zhì)骨的力學(xué)性能,而不同的部位和不同程度的骨缺損修復(fù)要求不盡相同.本組實(shí)驗(yàn)中復(fù)合材料的生物力學(xué)性能低于犬正常股骨組,提示應(yīng)用復(fù)合材料修復(fù)承重長(zhǎng)骨骨缺損時(shí),肢體應(yīng)在保護(hù)下負(fù)重以分散部分載荷.在復(fù)合材料中隨DBM骨粒所占的質(zhì)量比增加,材料的抗壓極限強(qiáng)度、抗彎極限強(qiáng)度和抗扭轉(zhuǎn)極限強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì),這是因隨材料中DBM骨粒增加,材料間的孔隙及通道增多,造成材料的生物力學(xué)性能下降.我們既往在制作復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)[8] ,模具中的材料不予加壓使成自然裂隙狀態(tài)下測(cè)定試件的生物力學(xué)性能,其結(jié)果為BC的抗壓極限強(qiáng)度為(59.3±2.2)MPa、抗彎極限強(qiáng)度為(64.3±3.7)MPa;含DBM骨粒400mg?g-1 組的抗壓極限強(qiáng)度為(19.3±1.6)MPa、抗彎極限強(qiáng)度為(13.3±1.4)MPa.與模具中材料盡量加壓塞緊后測(cè)定的力學(xué)性能(Tab1)有顯著差異.提示臨床上修復(fù)骨缺損填入復(fù)合材料時(shí)應(yīng)盡量加壓塞緊,以減少骨粒間的裂隙,便于提高復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度.
含骨粒為400mg?g-1 組及500mg?g-1 組的生物力學(xué)性能均高于600mg?g-1 組,P
由于復(fù)合材料具有一定的孔隙和較強(qiáng)的生物力學(xué)性能,它在修復(fù)骨缺損時(shí)可作為支架發(fā)揮骨傳導(dǎo)作用,又因DBM骨粒具有誘導(dǎo)成骨活性,故此種生物源性復(fù)合材料有可能成為很有發(fā)展前景的骨移植替代材料.我們?cè)趧?dòng)物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上[9] ,已將復(fù)合材料應(yīng)用于臨床治療腫瘤性骨缺損和長(zhǎng)骨大段骨缺損,取得了令人鼓舞的療效[10,11] ,但其材料在體內(nèi)的力學(xué)性能及吸收降解等問題尚有待于進(jìn)一步研究.
致 謝 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理得到本校統(tǒng)計(jì)學(xué)教研室尚 磊的指導(dǎo).
參考文獻(xiàn)
[1]Tuli SM,Gupta KB.Bridging of large chronic osteoperiosteal gaps by allogeneic decalcified bone matrix implants in rabbits [J].J Trauma,1981;21(10):894-898.
[2]Einhorn TA,Lane JM,Burstein AH,Kopman CR,Vigorita VJ.The healing of segmental bone defects induced by deminer-alized bone matrix [J].J Bone Joint Surg,1984;66A(2):274-278.
[3]Rosenthal RK,F(xiàn)olkman J,Glowacki J.Demineralized bone im-plants for nonunion fractures,bone cysts,and fibrous lesions [J].Clin Orthop,1999;364:61-69.
[4]Lu SB,Zhu SX,Chen JY,Wang JF,Wang ZL,Tong YC,Sun BQ,Zhang JH.TJ-bone cement:Preparation and clinical appli-cation [J].Zhonghua Waike Zazhi(J Chin Surg),1980;18(3):258-261.
[5]O’Donnell RJ,Springfield DS,Motwani HK,Ready JE,Geb-hardt MC,Mankin HJ.Recuurence of giant-cell tumors of the long bones after curettage and packing with cement [J].J Bone Joint Surg,1994;76A(12):1827-1833.
[6]Urist MR,Strates BS.Bone formation in implants of partially and wholly.Demineralized bone matrix [J].Clin Orthop,1970;71:271-278.
[7]Meng H,Gu ZH,Tan ZQ.Orthopedic biomechanics [M].Bei-jing:Renmin Weisheng Chubanshe(People’s Medical Publish-ing House),1991:13-46.
[8]Zhou Y,F(xiàn)an QY,Cai HP.Constructive and biomechenical properties of material of decalcified bone matrix impregnated with bone cement [J].Di-si Junyi DaxueXuebao(J Fourth Mil Med Univ),1999;20(3):233-235.
[9]Zhou Y,F(xiàn)an QY,Jiang WZ,Cai HP,Wen YH.Bone induction of compound material of decalcified bone matrix with rhBMP-2impregnatrd bone cement [J].Di-si Junyi Daxue Xuebao(J Fourth Mil Med Univ),1999;20(12):1085-1087.
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(CJFD)
級(jí)別:CSCD期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫