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生物力学的研究方法范文1
关键词：植物生态学；数学理论；方法
中图分类号：G648 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2014）07-0002-01
1.植物群落物质组织水平与结构的数学理论与方法应用
群落生态优势、群落均匀度、生物多样性指数是最多的植物群落物种组织水平与结构反映的数学方法。Abp指数、PIE指数、香农-维纳指数为生物多样性指数，其中效果较好的为香农-维纳指数，公式为：或者
计算群落均匀度的公式为：
辛普森指数可计算出群落生态优势：
通过现实中的森林群落运用，群落物质组织水平与结构可通过上述几个式子求得，群落间的不同生境也可由测定值得到。以上三中数学方法测得的环境梯度值可用来评价环境值质地。此外群落演替表征可在测定植物群落各层次的多样性结构实现，群落多样性若为发展期，呈由上到下的指数增加；如果是衰退期，则相反。趋于一致的各层次多样性多出现在群落的稳定特征。
2.种群生态学测定
测定种间关系是种群生态学的重点，其计算可由下式得到：
种群分布格局是种群生态学的主要研究内容，自身特性、环境因素与种间关系效益会影响种群分布格局。格局规模分析、频度X2的预期与实测、方差/均值比率与负二项式等为种群分布格局测度模型。但是，站在方法学角度，面积大小制约样地取样法，无样地取样法则不受限制，但对热带亚热带森林中的高度物种多样性而言，样地取样法更具优势，当然，这要在无生态学原理制约的基础上。
3.定量分析植被与群落
聚类分析、排序技术在定量分析植被与群落上较为广泛，但其以环境坐标、梯度为依据，从理论上对植物群落进行定位与排列，同时对其相似度在n维空间反映；也可通过相似的群落距离实现聚合成类。变异植被体系、主导植被变化因子、植被结构组成等都可通过这两种技术建立、反映与分析。煮坐标分析、位置向量排序组平均法、追分量分析以及极点排序等是常用的聚类分析与排序技术。但线性排序法是主要排序方法，非线性为生态学过程特征，所以，以低维空间现实排序结果，信息会大量损失。
4.群落演替、稳定性中数学理论方法应用
在群落演替、稳定性的研究上，实现了离散描述演变为定量研究的过度。以系统分析为出发点，把演替阶段看做是子系统或者状态，系统则是植物群落的演替过程，群落的阶段演替即为系统的转移状态。子系统、状态就是群落演替系统的一部分。马尔科夫模型可对此过程做定量解释。以S（X）为系统，满足叠加原理，那么：
效应强度为E，在群落边缘相邻位置存在的群落数量为m，定量的群落种群结构与数量为Y，某个群落的指标为yi。在不同的指标下，可以拟合yi与Y，比如和香农-维纳指数的拟合可得：，应用该式测定森林群落中的物种边缘强度，效果佳，边缘相邻位置的效应强度可通过测定值比较得到，也能明确正负效应，比如，1测定值，为负效应。
5.结语
数学生态学科研究范围较为，层次分明。比如，数学理论与方法在生态学研究上的适应程度是第一层，第二层是研究应用数学方法、模式和应用结果。前者被称作是生态数学，后者在于以数学为手段分析生态学，促进生态学理论进步，可以叫做是数学生态学。二者是矛盾的统一体，相互联系，本文立在讲述后者的应用。
在数学生态学研究过程中，应该有机统一数学与生态学。比如，关于排序结果中排序轴有何必要性，要与生态学理论相结合方发现其内涵，理论定位才没有白费。再如，各聚类级在聚类分析中的生态学必要性，也离不开生态学理论。所以，数学生态学的进步，不能将数学、生态学脱离，同等重要。数学的忽视则定量分析无效，生态学的忽视则存在"只有数字，没有植物"结局。
参考文献：
[1] 李嵩，郑新军，唐立松等.基于异速生长理论的准噶尔盆地荒漠灌丛形态研究[J].植物生态学报，2011，35（5）：471-479
[2] 刘春花，苟清明.考虑病毒感染的营养-浮游植物模型的Hopf分支和全局性态[J].四川师范大学学报（自然科学版），2012，35（6）：738-745
生物力学的研究方法范文2
【关键词】 商务礼仪训练 提升 职业素质
【中图分类号】 G420 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962（2013）01（a）-0035-01
1 引言
教职成[2011]12号文件及教高[2012]4号文件分别先后指出：高等职业学校要强化学生职业道德和职业精神培养，加强实践育人，提高思想政治教育工作的针对性和实效性。全面实施素质教育，把促进人的全面发展和适应社会需要作为衡量人才培养水平的根本标准。
高等职业教育作为高等教育发展中的一个类型，肩负着培养面向社会一线需求的高素质技能型专门人才的使命。高职学生首先要具备以德为先的基本素质，同时要具备相应的职业就业技能，以及通过高等教育积累的专门化知识底蕴。
商务礼仪训练是高职学生必修的专业基础课。在教学实施过程中，通过采用教、学、练一体等教学方法对学生进行强化性训练，促使学生的职业素质与综合能力得到极大地提高。
2 商务礼仪训练是职业素质教育的重要内容
目前高职院校的学生都已经是90后，该阶段学生基本都是独生子女，特点是心高气傲、我行我素、自由散漫、缺乏团队合作精神、自我控制意识和心理素质较差、服务意识弱、缺乏创新力。因此，许多高职院校已经把学生的职业素质教育问题提到迫切解决的日程上。在商务礼仪训练教学实施过程中以企业商务活动为线索，通过采用项目教学模式充分调动学生的积极性与参与性，使之在有限的时间内通过基本的礼仪训练掌握商务礼仪基本行为规范技巧、提升个人形象。特别是针对如今大学生在职场中比较欠缺的抗压抗挫力、人际交往、沟通能力、团队合作精神、服务意识、创新能力等素质能力都有很大地提升。
3 采用项目教学模式提升学生职业素质
所谓项目教学模式就是强调以典型活动为载体来设计教学活动，让学生在项目实施过程中直接参与的一种教学模式。从任务的确定、学生的分组、任务的实施到完成后的评价，由学生全程参与、独立完成，教师只是起到咨询、指导与解答疑难问题的作用。
为提高学生学习的积极性、主动性，我们在设计项目时考虑到所提供的内容要与学生已有经验的联结，从商务活动中所选取的教学项目要能够可实践的和富有吸引力的。通过每一个项目的完成，学生的职业素质和职业能力就会得到一个阶段的提升。
3.1 养成良好的职业道德素质
职业道德素质是职业素质的根本。是指所有从业人员在职业活动中应该遵循的行为准则，即整个社会对从业人员的职业观念、职业态度、职业技能、职业纪律和职业作风等方面的行为标准和要求。是当今企业在招人、用人时首要考核的标准之一。
因此，我们从仪态方面要求学生每次上课打铃的时候必须以标准站姿站好队列；从仪容仪表方面要求男生必须穿西装、打领带配黑皮鞋，女生穿西装配高跟鞋、化职场淡妆，以商务职场中员工的角色来参加商务礼仪训练。使学生角色转化，养成自觉遵守职业纪律的好习惯与严谨的职业态度。
3.2 培养团队合作意识素质
设置一些商务活动背景让学生扮演不同的职场角色，从而体验商务礼仪规范在商务活动中的应用，并从中体会团队合作的重要性。
例如，我们设置一场商务迎送活动。要求如下：
①5-7人一组，由学生以小组形式讨论、设计、编排商务迎送活动内容，编写活动策划书。
②在这一商务活动中包括以下场景：到机场迎接客人；引领客人上车，车内交谈；到宾馆安排好客人住宿；引领客人参观公司并进行简单的商务洽谈；送客人到机场登机离开；礼品馈赠。
③在整个过程中要注意介绍的次序、介绍时的手势、握手时的注意事项、引领手势、轿车乘坐礼仪、名片礼仪、电话礼仪等。
④学生可以根据小组设计的情节安排总经理、秘书、司机、客人、宾馆服务人员等职场角色。如果有的人在活动中角色内容少，可身兼多职，即一人扮演多个角色。角色饰演完毕后要以标准站姿或是坐姿坚持在自己的最终岗位上。
⑤活动结束后，小组成员对活动进行反思、总结，小组互评，老师点评，最后核定成绩。
为完成任务，每个学生在各环节都能全员参与、全方位参与，逐步树立团队合作意识和主动服务精神。
3.3 激发学生的创新力素质
从活动策划到角色分工、从服装准备、道具准备到按计划进行，每个人都积极献谋献策。为了使活动效果更真实，学生会到企业拉赞助，通过社会关系到企业借服装、设备。同一项目活动，每组表现都各有千秋、各有特色，不但更激发了大家的创新力、提升了大家的动手能力，也为其他组观摩的同学提供了新思路、新想法。
4 结论
通过项目式教学模式将程序化的课堂教学变成了互动的空间，激发了大家学习的积极性、主动性，真正将理论与实践相结合，使学生灵活掌握标准的商务礼仪行为规范。商务礼仪训练采用项目式教学模式在我院已进行了4届的教学实践。通过训练，学生在道德素质、团队合作意识、创新力、沟通能力、解决问题能力、服务意识等诸多方面职业素质得到了极大地提高。
参考文献
[1] 教育部关于推进高等职业教育改革创新引领职业教育科学发展的若干意见[N].2011（12）.
生物力学的研究方法范文3
【关键词】生物力学；理念；中西医7年制；中医伤科学；教学
中医学院7年制中西医结合专业的教育目的是培养医科学生能达到硕士学位的高层次中西医结合人才。要求该专业学生在毕业后能掌握临床医学的诊疗技能及在基础医学领域能够进一步深入研究本专业所要求的专业知识。《中医伤科学》［1］作为7年制中西医专业的临床课程，在南京中医药大学的课程设置是该专业学生第5年的学习课程，所使用的教材与5年制的教材是一致的。如何利用有限的学时为7年制学生教好《中医伤科学》，使其能够达到大纲要求的标准―即掌握系统而深厚的中医学基础理论和必要的现代医学知识和诊疗技能,并有一定的科学研究的能力，需要在教学中引入很多现代科技的研究成果。为此，在该临床课程教学过程中积极尝试引入生物力学的理念以引导医科学生在中医骨伤科领域能有一全新的认识。
1生物力学的概念
生物力学是由生理学和工程学的结合来解决生物体相关临床问题的研究学科，强调在临床诊断、治疗和疾病预防为主的应用。其包含的领域相当广泛，微小至细胞，大到组织、器官或是动物体中部分系统的运作功能等，皆为生物力学研究的重要范畴［2］。所谓骨科生物力学，即是应用生物力学的方法来解决骨科所遇到的问题［3］。骨科生物力学将工程原理，特别是机械力学原理应用于临床医学，是需要将医学与工程学结合以跨学科的方式服务于临床与基础研究的学科。
2骨科生物力学的教学方式
既然是以生物力学的方法解决骨科所遇到的问题，那么需要在教学中把握那些内容呢？从工程学角度来说，力学的基本术语有负荷、弯矩、刚度、懦变、懦变位移、自由度、延展性、弹性、平衡、疲劳曲线、模量、力偶等基本概念。如果学校没有专门开设工程力学课程，在有限的学时内让学生掌握如此多的概念及原理是不现实的。如何在有限的课时内让学生理解此概念也是教改的一项重大命题。
2．1采用多媒体方式教学多媒体教学有很强的直观性和交互性，可方便的进行人机双向交流，快捷的在各媒体间进行跳转，亦可作为资料保存，便于学生查询［4］；多媒体的另一大优势是具有大容量、多信息渠道，可有效地开拓医科学生的视野。通过自己制作的CAI(计算机辅助教材)课件以及购置的CAI课件，这种多渠道手段的汇集，能够使原来抽象难懂的内容形象化和具体化，更加生动、直接，使得教学内容重点突出，图文并茂，有效激发学生的学习兴趣，提高教学质量。在多媒体的制作过程中，可以有效地制作关于力学的基本概念的介绍，并以形象化的图片或动画来使得该专业学生能够快速掌握。
2．2授课方式的调整按照《中医伤科学》教材的设置方式，其教学的顺序是：解剖复习、病因病机、诊查要点、治疗。按此教学过程在课堂上讲授，往往显得枯燥沉闷，没有新意。而医科学生在理解采用何种复位手法、为什么要用某一固定予以固定，又为何对某种类型的骨折要采用内固定手段等内容时，却又显得无所适从。这是医科学生初次接触到骨科领域，对生物力学的原理不够了解所致。在教学中，笔者采用在应用解剖复习中增加生物力学的基本概念，如载荷、剪切力、应变等，先使医科学生能有一初步的了解；接着，在固定、手法复位、切开内固定等章节教授时，再以具体病例―问题为中心指导，就能使医科学生知道其所以然。在以具体病例为基础的教学过程中，注意调动学生的主观能动性，要让其能以生物力学的概念来解释、处理骨折、脱位等骨创伤疾患，使之能以科学、精确、具有严密逻辑性来掌握骨科疾病的处理规程，从而达到教学目的。
2．3理论与实践相结合无论医科学生在课堂上对于基础理论掌握得是多么的扎实，但归根结底是要求医科学生能够在临床实践中准确地把握疾病。而对于中医骨伤科来说，基本的动手操作的内容有伤口包扎、手法复位、小夹板固定、石膏托固定、骨牵引操作等内容。对于动手实践的操作不应是带教老师手把手教会就可以了，如何把生物力学的理念融入到实践操作中去才是关键。如在肩关节前脱位复位的操作过程中，虽然书本上提到又牵引推拿法、手牵足蹬法、拔伸拖入法、牵引回旋法、椅背复位法、悬吊复位法等方法，作为学生究竟应该如何掌握复位的手法呢？是不是所有手法都应掌握呢？各种手法是否都具有良好的安全性呢？手法间有无区别呢？在实践课教学时，如果不加分析地填鸭式灌输给学生的话，日后在临床上，他们仍将无法快速地胜任该工作。在教学中引入杠杆原理后就可以总结出肩关节所有手法的基本原则是：以腋窝为支点，以肩关节弹性固定位顺势外展外旋、内收内旋即可复位。但是，做完一个小实验―支点的面积与载荷之间的关系，医科学生很快明白如果腋窝的支点面积很小将可能在支点处发生骨折现象，所以他们能够总结出以牵引推拿法复位法是一种相对安全的手法。
2．4结合临床，引入新进展当医科学生在临床课程的教学过程中，对生物力学的概念有了基础的认识后，对于生物力学方面的一些新进展的介绍就会有全新的认识，也乐于接受这样的理念。针对7年制的学科特点，注意引入关于骨骼系统研究的方法，如有限元素法。这种新进展的研究方法一般是以讲座的形式予以介绍的。如讲述有限元素法的基本思想时，先将研究对象的连续求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。按单元以不同的联结方式进行组合,且单元本身又可以有不同形状，因此可以模拟成不同几何形状的求解小区域；然后对单元(小区域)进行力学分析，最后再整体分析［5］。引入这种分析方法，一者可以使7年制的医科学生能够了解生物力学的一种科学研究方法，还能使其在整体性分析中牢固地确立以中医科学整体观为基础的思维方式。
3引入生物力学理念在教学中的意义
3．1以生物力学理念认识问题生物力学是涉及生物学、解剖学、生理学、临床医学、力学、数学、工程学等多学科的一门具有应用基础性、交叉性边缘学科。如能在临床课教学中引入此概念，可以更有效地了解人体的运动、研究骨科方面的疾病、能够设计出并能逐步改进各种人工关节、脊柱假体乃至义肢。教导医科学生以生物力学理念认识骨骼、肌肉、关节方面的结构与疾患，能够使其在临床方面如何处置病患有进一步地提高，也使其在基础医学研究领域能有进一步作为，逐步引领医科学生踏入更高要求的专业领域中。
3．2培养学生形成良好的知识链和创新思维的能力我国的教学方式和学生以往的养成的学习习惯，常常造成学生们遇到的问题照搬课文，纵向思维较多，横向联系不够［6］。生物力学是沟通临床各科及基础医学的交叉学科。在理解与掌握生物力学的概念同时，要求学生能够将基础课重新认识，而且要求不仅仅是掌握骨骼系统就足够了，是要求在内、外、妇、儿等临床课程中能与骨科疾病相联系，以完整的知识链结构走上临床工作岗位。在临床课的实验教学中还能以此为契机，探索临床研究的热点内容，目的是为在临床实习和临床工作中能及时发现、独立分析、解决临床问题，为开展临床工作打下坚实的基础；在将来的基础研究中能横向联系各学科，打下优良的科学素养基础。
总之，通过在《中医伤科学》教学过程中生物力学概念的引入，并非仅仅让中西医7年制医科学生理解这样的概念就足够了，更重要的是通过概念形成思考、观察、处理临床实际问题的生物力学理念，以科学的方式训练学生达成临床医学的完整知识链，能从多角度、多方面横向联系学科基础，为能深入研究医学问题做好科学素养准备。
参考文献
1王和鸣.中医伤科学.中国中医药出版社,2002:369.
2郑诚功.骨科生物力学的研究进展.中华创伤骨科杂志,2004,6(1):43-45.
3郑诚功.骨科生物力学的进展.中华创伤骨科杂志,2005,7(10):901-902.
4陈平波,吕刚.医学教育新模式下骨科教学改革的几点思考.新疆中医药,2005,23(5):71-72.
5崔红新,程方荣,王健智.有限元素法及其在生物力学中的应用.中医正骨,2005,17(1):53-55.
生物力学的研究方法范文4
什么是生物力学
人们都知道自然科学中有力学和生物学，很多人并不了解还有生物力学。的确，按一般人理解，力学是研究物换星移、山崩地裂、江河奔流、机器轰鸣的非生命现象的；而生物学则是研究生命的起源、变异、遗传、进化等。两者似乎是“风马牛不相及”的。
其实不然。任何生命的发生发展都是和力的作用分不开的。因此，仅仅从生物学本身去研究生物体的结构，就会有许多问题得不到解答。于是，人们开始用力学的原理去探索各种复杂的生命现象。我国三国时代的名医华陀曾经提倡过“五禽戏”的拳法，说明他已觉察到摹仿各种禽类动作的受力方法，可以达到增强人的体质的目的。他的徒弟程普，照此方法练身，活到九十岁，牙齿不落一颗。意大利的伟大科学家伽里略已经发现人的骨头受力之后会变得粗壮起来。德国的生理科学家冯·海曼考察了许多生物尸骨，发现骨面微隆的骨小梁，排列的方向都很有规则。于是他拿了一块大腿骨请力学专家做应力实验。实验结果使冯·海曼大吃一惊：原来这些骨小梁排列的方向和骨骼受的主应力方向竟是完全一致，说明骨小梁隆起有一定走向，是因为受到应力作用的结果。现在，科学家们几乎把人体206块骨头一一研究过了，他们发现：凡是受力大的地方，总是骨骼质密而粗壮；而受力小的地方，总是骨骼质松而细小。此外，科学家们还从力学观点，研究了人体的皮肤、肌肉、血液以及神经系统等，证明了这些组织和液体的变化发展都和它们受力的状况有直接关系。于是这门以力学的观点和方法研究生命现象、或者从生物体中探寻力学规律并在科学和建设中加以应用的新学科——生物力学，受到人们广泛注意。
生物力学的分支和应用
生物力学是研究生命的力学，所以有时也叫做生命力学。它研究范围相当广泛，凡是生物学和力学相联系的部分，都是生物力学研究的内容。它的分支有几十种。而生物力学研究的所有课题几乎都和人类生活息息相关。例如：
研究骨头、血管、肌肉、皮肤等力学特性的叫做生物材料力学。它可以为研究人体的发展变异和制造人工脏器提供重要的资料和数据。
研究人体血液、淋巴、胃液、痰、唾液、关节液等的叫做生物流体力学。这种研究对于诊断人体疾病有很重要的意义。如通过测定血液或唾液中的粘滞阻力，可以断定是否有血液病或消化不良等。
研究人体运动时受力状况的叫做生物运动力学。这种研究可以指导人们正确地进行体育锻炼和体育医疗。例如打太极拳，在行云流水般的缠绕运动中，人体的皮肤、肌肉、骨头、血管、脏器、神经都处在受力变形之中，科学测定表明，这时人体新陈代谢、血液循环加快，因此有活血化瘀之效、益寿延年之功。
生物力学的研究方法范文5
【关键词】骨质疏松；骨生物力学；去卵巢；壮骨冲剂
骨质疏松症（OP）是一种全身代谢性骨病其特点是骨量减少和骨组织的微细结构受损，因而骨的脆性增加，易于发生骨折。骨质疏松的类型众多，其中以绝经后骨质疏松症的发生最常见。其多见于50―70岁绝经后妇女，根据流行病学调查，绝经后妇女约三分之一患OP。随着人口寿命的不断增长及老龄人口的不断增加，作为老年退行性重要疾病之一的骨质疏松已成为一个重要的社会问题而倍受人们的关注，成为当前需要迫切解决的世界性问题。
1 实验材料和方法
1.1实验材料
1.1.1实验动物
6月龄雌性大鼠（清洁级动物）30只，由佳木斯大学实验动物中心提供，体重240±20克。环境温度为18℃～22℃，湿度55%～65%，标准颗粒饲料喂养，自由摄食、饮水。
1.1.2主要仪器设备
电子天平 国营上海长江仪器厂
低温冰箱 日本日立公司
SWD-10万能试验机 长春试验机研究所研制
1.1.3主要试剂
速眠欣注射液 军事医学科学院军事兽医研究所・长春[吉兽药试字（2004）005013]
1.2实验方法
1.2.1动物分组
将30只大鼠随机分为三组：假手术组（false operation group）10只，模型组（OVX group）10只，中药组（OVX+GJS group）10只。
1.2.2骨质疏松症模型建立
以0.8ml/kg的速眠欣进行大鼠肌肉注射麻醉，俯卧位固定于大鼠夹板上，在背部中三分之一处剪毛，用碘酒局部消毒皮肤，在腰椎两侧做纵行切口2-3cm，切开皮肤，沿肩胛线分于左右两肋下剪开腰肌，立即可见位于两侧肾脏外下方呈淡粉红色的卵巢及紧密相连的子宫角，在子宫角上做两个结扎，切断两个子宫角，取出卵巢，缝合皮肤，同时伤口注射少量青霉素，预防感染。假手术组只摘除部分脂肪不去除卵巢。术后大鼠均自由饮水，用标准饲料喂养一周，制成实验性大鼠骨质疏松症模型。
1.2.3实验药品及给药方法
壮骨冲剂：黑龙江中医药大学佳木斯学院中药室提供，方剂主要由生地、当归、继段、红花、杜仲、透骨草等十余味中药组成。
给药：大鼠术后三个月，每日8时以3.125g/kg的剂量灌胃中药一次，持续90d，假手术组和模型组以同样方式每天给予生理盐水灌胃一次。
1.2.4动物处死与取材
各组大鼠于12周后乙醚麻醉后处死。摘取大鼠左、右股骨，剔净软组织，用浸透生理盐水的纱布包好，20℃保存待测。
1.2.5骨生物力学的测定
采用大鼠股骨三点弯曲实验，分别测量股骨中部两个相互垂直方向的直径dl、d2，算出平均直径d。将大鼠股骨标本置于SWD-10万能试验机上。实验参数：跨距15mm，加载速度1 mm/分钟，衰减系数为20。行三点弯曲实验，测出最大抗弯曲力F，用公式σ=My/1=（8LF）/（ n d'）计算出最大抗弯曲应力σ，再从载荷-变形曲线上获得最大挠度。
1.2.6统计学处理
所得数据以均数±标准差（X ± S）表示，采用SPSS统计软件包进行统计分析。以双侧t检验统计各组数据之间的差异显著性。
2 实验结果
3 讨论
骨生物力学是生物力学的分支，它以工程力学的理论为基础，研究骨组织在外界作用下的力学特性和骨在受力后的生物学效应，是对骨质量进行评定的一种可靠方法。虽然骨密度的测定常常被用于评定骨脆性和对骨折危险性进行预测，但大量的动物实验和临床研究的结果表明，单纯骨矿物盐含量的增加，骨质量并不一定相应的增加，有时反而降低[ 1 ]。因此检测骨生物力学参数则成为评价骨质疏松模型以及骨质疏松药物疗效的另一个重要指标[ 2・3 ]。
选择灵敏可靠的骨生物力学指标，是研究各种对抗骨丢失措施效果的重要组成部分。本实验采用三点弯曲力学试验，该力学试验适用于长骨力学性能的测定。其指标的选择包括骨结构力学指标及骨材料力学指标，骨结构力学指标主要有最大载荷、最大挠度、弹性载荷、弹性挠度及能量吸收，骨材料力学指标主要有骨应力、骨应变、骨弹性模量、骨刚性系数，骨材料力学特性不受骨的大小、形状等变化的影响。本试验选择了最大桡度和最大骨弯曲应力两个指标。
本次试验表明：壮骨冲剂可以显著提高去卵巢大鼠左股骨最大弯曲应力和最大桡度，且疗效优于模型组。表明壮骨冲剂能够改善去卵巢大鼠骨结构力学及材料力学性能，提高骨质量。
参考文献：
[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
生物力学的研究方法范文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、强直性脊柱炎、Scheuermanns病、老年性脊柱后凸、脊柱结核椎体破坏、椎体肿瘤、软骨发育不全等〔1、2〕，除了脊柱本身的因素外，胸腰段后凸畸形可由腹部肿瘤引起〔3〕。脊柱曲度正常时，身体重力线应通过各节段生理弯曲的交界处。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损伤平面以上躯体的重心更趋前移，必将进一步加重后凸畸形〔4〕。随着我国进入老龄化社会，胸腰段后凸畸形的患者不断增多，胸腰段后凸畸形常出现局部不稳定，脊柱支撑功能丧失，从而引发腰痛，且多并发上腰椎的失稳及加速腰椎间盘退变，从而给患者造成极大的痛苦，有些患者通过保守治疗无效，常需要手术治疗，给患者家庭和社会造成了巨大的负担。下面笔者就目前国内外胸腰段后凸畸形影响腰椎诸节段矢状面稳定性的研究情况进行综述。
1 脊柱胸腰段及腰骶椎的解剖及生物力学特点
胸腰椎移行部与腰椎及腰骶椎相比其形态和生物力学特性大不相同。该部位是后凸的胸椎与前凸的腰椎的移行区，生理弧度变直，这一区域恰好位于活动度较小、稳定性较强的胸椎与活动度较大、稳定性相对较差的腰椎之间；T11、12肋骨为浮肋，抵止在相应的椎体上而不是椎体间，不参与垂直载荷；从T10～12L1关节突关节的关节面的倾斜则发生很大变化，即左右旋转和左右侧屈的ROM大大降低，而前后屈曲ROM较胸椎明显增大；正常情况下，该部脊柱前方的垂直载荷分担率远远大于后方。在T11及T12胸椎，上关节突表现为胸椎上关节突的形态特征，而下关节突的形态特征却与腰椎相近，其前、后方无胸肋关节和肋横突关节的加强，且仅与一个椎体相关节，这些均构成了胸腰椎容易损伤的解剖学基础〔5〕。因此，脊柱的压缩性或爆裂性骨折常发生在胸腰段，从而造成胸腰段后凸畸形。从胸腰椎至腰骶椎，前后屈曲ROM逐渐增大，腰骶椎髂腰韧带的存在使该部位的运动和稳定性与L4、5以上有所不同〔6〕。
Abumi等〔7〕通过人尸体腰椎节段的破坏模型证实，棘上韧带、棘间韧带损伤甚至双侧关节突关节内侧半部分切除难以造成腰椎失稳，而单侧或双侧关节突关节完全切除则可导致椎间旋转和屈曲的失稳。椎间孔部的减压易导致关节突间（峡部）的分离。单侧时由于有椎弓的存在，两侧关节突关节还可发挥其功能。
2 目前利用动物脊柱标本进行的生物力学研究
王新伟等〔8〕利用出生1周以内的小牛胸腰椎新鲜标本，研究了小牛胸腰椎前路模型中的相关解剖，并与人体相关数据进行比较，发现：与人体相比，小牛脊柱椎体及椎间盘更接近圆柱状，椎间盘高度占脊柱高度的比例更大。又进行了生物力学实验，测试屈曲、伸展及侧屈状态下的载荷-应变、载荷-位移关系、最大载荷时的应力强度及屈曲、伸展、侧屈及扭转状态下的轴向刚度，最后进行极限力学性能测试。发现出生1周内的小牛胸腰椎标本在人生理载荷范围内，呈线形变化，与人体一致。
王向阳等〔9〕收集12具新鲜猪T10～L4节段胸腰椎脊柱标本，制造不同程度前中柱骨折模型，分为2组，分别安放椎弓根螺钉内固定器和内固定加前路植骨重建，每种状态依次在CMT4104多功能力学试验机上进行轴向压缩和前屈压缩测试，分别计算每组的完整标本、骨折内固定标本和植骨内固定标本的轴向压缩刚度和前屈压缩刚度。发现：胸腰椎前中柱骨折后经椎弓根螺钉系统固定不能使其恢复至原来的力学性能，椎体骨折累及范围越大，固定后力学性能越差；前中柱重建是减少后路内固定器械承载的关键。
周有礼等〔10〕利用羊的整条脊柱标本，对胸腰椎爆裂骨折后的局部载荷进行了研究。发现：在胸腰椎结合区域有较大的应变值表示该区域局部所承受的力量较大，在实验上脊柱承受牵引时，在胸腰椎接合之区域会承受较大的拉力。
3 利用在体动物模型进行的研究
Oda等〔11〕利用在体羊脊柱腰段后凸畸形模型，研究脊柱损伤和后凸畸形对相邻运动节段的影响，他们将活体羊分为对照组、L3～5原位融合组及L3～5Cobbs角为30°的后凸畸形融合组，进行了影像学、生物力学及组织学的研究分析，结果证实：脊柱后凸畸形导致头侧邻近节段的后方韧带复合结构的前凸性挛缩；L2椎板在屈伸活动下所承受的应力在后凸畸形组更为明显，提示更多的载荷转移向后柱；后凸畸形组邻近的头侧关节突关节有明显的退变性骨关节病改变，邻近的尾侧关节突关节亦有轻微的退变性骨关节病改变，而在原位融合组退变轻微。
Nielsen LW等〔12〕利用幼年猪制作了Scheuermanns病的脊柱后凸畸形模型，利用病理学、放射影像学、血液生化等方法进行研究，发现猪的Scheuermanns病胸腰段后凸畸形模型，与人Scheuermanns病导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，进行了一项在体实验，他将羊的胸腰段至下腰椎用椎弓根钉和聚乙烯绳在后面进行拴系，不融合，进行了13个月的观察后，处死羊，取其脊柱进行生物力学研究，发现模型矢状面上的非融合调整，能有效地减少椎体楔形变的程度，此方法可能成为治疗青少年Scheuermanns病的一种可行办法。
4 利用人的尸体新鲜脊柱标本进行的研究
Birnbaum等〔14〕利用11具新鲜尸体躯干标本（含胸廓），制造了胸椎后凸畸形模型，对前路松解前、后的矢状面矫形效果进行了解剖学及生物力学研究，结果发现：单纯前路松解（开放或经胸腔镜辅助）矫形效果良好，且能有效地改善矢状面平衡。
赵必增等〔15〕利用新鲜尸体胸腰椎标本，探讨了椎体成形强化后对邻近椎间盘、椎体的力学影响，发现强化椎体后，对邻近椎体造成的应力集中很小，而对邻近椎间盘有一定的影响。
5 利用三维有限元分析进行胸腰段后突畸形研究
有限元素法（FEM）是一个求偏微分方程式的数值方法。随着个人计算机功能的完善，有限元素法的使用也越来越简单，在医用生物力学方面应用更是越来越普遍〔16〕。
Liebschner MA等〔17〕对19例人的尸体胸腰段椎体标本进行CT扫描，建立三维有限元模型，进行有限元分析；同时对标本实体进行解剖学测量以及生物力学试验分析，最后将二者测得的数据进行对比研究，进行统计学分析，发现：用恒定0.35层厚和457 MPa有效模量，结合CT重建的椎体几何模型与骨小梁特性，进行椎体外壳的建模，能精确的预测整个椎体的生物力学特性。
程立明等〔18〕就胸腰段后突畸形对相邻椎间盘力学影响进行了三维有限元分析研究。他们选取结构正常的脊柱作为实验材料，通过CT扫描获取脊柱的二维图像，然后进行三维重建，转化为有限元模型（FEM），利用Free Form成形软件构建胸椎后凸畸形模型，分别对正常结构和胸椎后凸的脊柱有限元模型进行载荷试验，分别比较椎间盘和小关节应力分布情况，总结出以下结论：脊柱胸腰段后凸畸形改变了相应椎间盘的载荷应力应变分布，这可能加快椎间盘退变及使后方纤维环易受损破坏。
6 利用影像学进行的临床研究
Seel EH等〔19〕使用Oxford Cobbometer对椎体骨折导致胸腰段后凸畸形的Cobbs角进行测量，发现与传统的测量方法相比，其测量的结果更简便、准确、可行。
吉立新等〔20〕收集12例具备胸腰椎和腰骶椎正侧位X线片的胸腰段后凸畸形病例，与20例正常对照组进行相应比较，进行分析研究。发现患病组平均腰椎前凸角度与正常对照组相比有极显著性差异。患病组单节段腰椎前凸角度以上腰椎变化更为明显。从而认为：胸腰段的后凸畸形，使病损平面以上躯体的重心更趋前移，增加了致畸负荷，必将进一步加重后凸畸形。为维持直立下躯干重心的平衡，就需要调整头、颈、胸和腰部的曲度甚至髋部和膝部的位置使重心后移，其中最主要是通过腰椎的前凸加大来实现这一目的。腰段所发生的代偿性改变比腰骶段更为明显，而腰段的代偿性改变又更多地集中在上腰椎，而且椎体的后滑移也发生在上腰椎，表明胸腰段后凸畸形对上腰椎有更大的影响。
陈仲强等〔21〕测量14例后凸畸形截骨手术治疗前后的胸腰段后凸角和腰椎的前凸角以及椎体滑移情况，对所得结果与正常组进行对比分析。发现：胸腰段后凸畸形可导致腰椎过度前凸及椎体向后方滑移，尤其在上腰椎更为明显，可能是引发腰背疼痛的重要原因之一：矫正胸腰段后凸畸形可减小腰椎的过度前凸和椎体滑移倾向，可明显减轻患者的腰背疼痛；前后方联合截骨更安全，矫正后凸畸形效果更好。
7 问题与展望
综上所述，对于胸腰段后凸畸形，国内外学者从解剖、动物标本模型、在体模型、人尸体标本模型、有限元分析模型及影像学临床等不同角度出发，进行了生物力学及其他方面的研究。研究更多的是解剖、标本模型、有限元分析及影像学方面。解剖学属于形态学范畴，研究历史较长；动物标本易于取材，但与人的生物力学特性还是有差异的；相对实验分析而言，有限元分析的优点在于它对分析参数控制的绝对性和简易性，及完整多样的结果数据。现阶段有限元素分析，必须要配合恰当的实验数据或临床现象比对，结合有经验的临床及力学人员，有限元素分析才能发挥它最大的功效。而由于受各方面条件的限制，在体动物生物力学模型与人新鲜尸体生物力学模型的研究，国内外报道的很少，尤其是利用人新鲜尸体对胸腰段后凸畸形影响腰椎诸节段矢状面稳定性进行生物力学的研究，目前国内外尚是一个空白，这方面还有很大的研究空间。 【参考文献】
〔1〕 Betz RR.Kyphosis of the thoracic and thoracolumbar spine in the pediatric patient：normal sagittal parameters and scope of the problem［J］.Instl Course Lect，2004，53（2）：479484.
〔2〕 Misra SN，Morgan HW.Thoracolumbar spinal deformity in achondroplasia［J］.Neurosurg Focus，2003，14（1）：4.
〔3〕 Loon PJ，Raissadat K，Loon CJ，et al.Transient kyphotic deformity of the thoracolumbar junction resulting from a large abdominal cyst:a case report［J］.Spine J，2005，5（3）：329331.
〔4〕 吉立新，陈仲强，宋样平，等.胸腰段压缩骨折腰椎前凸角度及病变椎体倾斜角度的变化特点［J］.山东医药，1999，39（22）：910.
〔5〕 戴力扬.胸腰椎爆裂性骨折的生物力学［J］.中国临床解剖杂志，2001，19（3）：280281.
〔6〕 于滨生，刘少喻，李佛保.脊柱稳定重建的解剖及生物力学特点［J］.脊柱外科杂志，2005，3（1）：4042.
〔7〕 Abumi K，Panjabi MM，Kramer KM，et al.Biomechanical evaluation of lumbar spinal stability after graded facetectomies［J］.Spine，1990，15（11）：11421147.
〔8〕 王新伟，陈德玉，鲍达，等.小牛胸腰椎解剖、生物力学研究及其临床意义［J］.脊柱外科杂志，2003，1（4）：223225.
〔9〕 王向阳，戴力扬，徐华梓，等.胸腰椎不同程度前中柱骨折内固定后的生物力学特征及前路重建的意义［J］.中华创伤杂志，2006，22（3）：214217.
〔10〕 周有礼，周伯禧，李宗修，等.脊柱破裂骨折之生物力学实验分析［J］.医用生物力学，1999，14（1）：15.
〔11〕 Oda I，Cunningham BW，Buckley RA，et al.Does spinal kyphotic deformity influence the biomechanical characteristics of the adjacent motion segments? An in vivo animal model［J］.Spine，1999，24（20）:21392146.
〔12〕 Nielsen LW.Juvenile kyphosis in pigs.A spontaneous model of scheuermanns kyphosis［J］.APMIS，2005，113（10）：702707.
〔13〕 Lowe TG，Wilson L，Chien JT，et al.A posterior tether for fusionless modulaion of sagittal plane growth in a sheep model［J］.Spine，2005，30（17）：6974.
〔14〕 Birnbaum，KCH，Siebert，et al.Correction of kyphotic deformity before and after transection of the anterior longitudinal ligamenta cadaver sudy［J］.Arch Orhop Trauma Surg，2001，121（3）：142147.
〔15〕 赵必增，王以进，李家顺，等.椎体成形术后邻近椎间盘、椎体的力学性质变化［J］.医用生物力学，2002，17（4）：215219.
〔16〕 王志杰，丁自海，钟世镇.有限元法在骨应力分析及骨科内外固定系统研究中的应用［J］.中国临床解剖学杂志，2006，24（1）：107110.
〔17〕 Liebschner MA，Kopperdahl DL，Rosenberg WS，et al.Finite element modeling of the human thoracolumbar spine［J］.Spine，2003，28（6）：559565.
〔18〕 程立明，陈仲强，张美超，等.胸腰段后凸畸形对相邻椎间盘力学影响的三维有限元分析［J］.中国临床解剖学杂志，2003，21（3）：273276.
〔19〕 Seel EH，Verrill CL，Mehta RL，et al.Measurement of fracture kyphosis with the Oxford Cobbometer:intraand interobserver reliabilities and comparison with other techniques［J］.Spine，2005，30（8）：964968.
