前言：中文期刊网精心挑选了运动生物力学的定义范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
运动生物力学的定义范文1
自1969年Hamdi首次报道L2浆细胞瘤和转移性腺癌行椎体肿瘤切除、假体替代以来，经过近四十年的发展，人工椎体作为一类有效的椎体替代物在临床上得到广泛应用，目前报道的人工椎体模型，经过一系列生物力学测试和临床应用发现，对不同脊柱节段的椎体骨折、不同类型的人工椎体的选择、术中放置人工椎置的差异〔1〕，乃至辅加不同类型的内固定物，均可对脊柱重建术后的稳定性产生不同的影响。因此本文对近年来生物力学应用在人工椎体上的研究进行如下的综述。
1 生物力学在人工椎体置换术评价中的应用
1.1 人工椎体置换术的应用
人工椎体目前运用最广泛的是脊柱转移性肿瘤病灶切除后的重建，童元等认为椎体肿瘤的手术适应证应该综合考虑患者全身的情况、手术能否解决主要问题以及病程发展的快慢等因素。王新伟等〔2〕运用可调式中空人工椎体治疗脊柱严重粉碎性骨折（附9例报告），认为对严重粉碎的椎体骨折，无法行自体骨重建者，人工椎体不失为一种选择，但应严格掌握适应证。近来，王群波等〔3〕运用纳米羟基磷灰石／聚酰胺66复合人工椎体治疗胸腰椎椎体肿瘤14例，结果显示复合人工椎体具有良好的生物相容性，植入融合率高，牢固可靠，是理想的骨移植替代材料。
1.2 人工椎体置换的生物学设计要求
脊柱椎体次全切除术至少破坏2个脊柱功能单元的完整性，起支撑、承载及缓冲功能的前柱连续性中断，同样导致后柱结构不稳，极易造成损伤。因而，行椎体切除术后无一例外的都要进行重建前柱的结构及生物力学的稳定性。故人工椎体的生物学设计是否合理对术后融合有着重要的影响，杨明亮等〔4〕从外科技术角度评价内锁式人工颈椎间体，认为其设计符合颈椎的解剖学特点，生物力学上能有效稳定颈椎。特别适合陈旧的屈曲压缩骨折及颈椎后突畸形矫形。杨瑞甫等〔5〕采用六铝四钒钛合金（Ti6Al4V）为材料，设计一种中空可调式、自固定式的人工椎体，用于治疗脊柱肿瘤和椎体爆裂性骨折，实验证明该人工椎体具有良好的即时稳定性和远期稳定性，且勿需联合使用前路或后路内固定器。综上述，生物力学设计必须考虑以下几个方面：（1）术后即刻稳定性与脊柱生理曲度的恢复程度;（2）与椎体远期融合率;（3）有良好的生物相容性;（4）植入方便。
2 人工椎体生物力学测试的方法
2.1 屈服强度试验
采用轴向压缩荷载或屈曲压缩荷载，加载至失稳，目的在于研究人工椎体在某种载荷下的承载强度，强度试验需要加载直至材料破坏为止，通过荷载-位移曲线获得生物力学参数。
2.2 内置椎体疲劳试验
对内置人工椎体施加周期性的荷载（cyclic loading），观察其疲劳强度，以失败的周期数定义疲劳强度。
2.3 内固定物稳定性试验
与前面两种破坏性试验不同，稳定性试验是非破坏性的。目的在于研究内置物在非破坏性的载荷下的内固定强度与各种生理载荷的相关关系。
3 生物力学测试实验模型的选择
3.1 生物模型
目前常用的生物模型有尸体标本、活体及犬、牛、猪、猴、羊等动物模型，这几种生物模型各有其优缺点。人尸体标本广泛运用于生物力学测试的离体研究，其优点是能直接、精确测量脊柱各节段的运动，缺点在于新鲜的尸体受数量的限制，且其离体标本的测试亦在一定程度上改变了生理状态下脊柱的力学特点；人的活体研究主要运用于临床脊柱功能检测，还需考虑很多社会因素。目前对于在几种动物模型，是否与人类脊柱具有共性尚需进一步探索，Kumar等〔6〕研究发现四足动物脊柱的解剖学和形态学与人相似，他认为从四足动物的标本上得出的结论可运用到人的标本上。Goel等利用有限元模型分析比较肯定了狗作为脊柱腰段生物力学研究模型的可靠性。牛椎体虽偏大，但因其与人椎体具有相同的运动学特征，故其运用较多〔7〕。
3.2 非生物模型
3.2.1 有限元模型
1974年Belytschko首先将有限元分析方法应用于脊柱力学研究，使脊柱有限元模型成为最早建立的脊柱非生物模型。通过对有限元法的生物力学研究与实体的生物力学实验进行比较分析发现，其结果是可靠、有效的。具有能够获得实体实验中无法得到的许多重要参数，能任意改变某一参数以观察其产生的影响，能进行前瞻性研究并直接指导临床实践。随着人们对组织力学特性的认识，有限元分析软件在国内外不断开发与应用，不但促进了有限元技术的发展，而且推动着脊柱生物力学更深入的发展。
3.2.2 数学相关模型
随着Chu等将数学相关方法运用到力学研究中，近年来，数学相关模型已成为未来生物力学发展的一大方向〔8〕。其实质上是采用先进的图像处理技术与设备，通过被测对象的原始图像字灰度进行直接的数字处理，由计算机控制整个系统的工作和一些图像处理运算，再把图像信息转变成电信号，实现物体变形场的测量。对采集对象、测量环境要求较低。具有自动、非接触式的、运用范围广等优点。
4 稳定性实验的设计及其测试方法
4.1 稳定性实验的设计
主要要解决离体脊柱标本测试时的运动必须模拟脊柱的自然运动和任意脊柱结构平面负载的均衡性这两个方面的问题。Panjabi提出的稳定性试验模型是一种非损伤性生理载荷模式，通过加载夹具对试验对象分别施加6对大小相等、方向相反、互为平行的“纯力矩”，产生相应的前屈、后伸，左右侧屈，左右旋转6种运动方式。Niosi等〔9〕在此基础上，测量时加用光电子照相技术，使结果更精确。
4.2 稳定性实验的测试方法
4.2.1 光学测量法
光学测量法包括光干涉效应直接测量法、光学杠杆延伸扩大位移法和光学遥测法〔10〕。立体的光学系统由2个互成角度的平面光学测量系统构成的，利用动作分析系统记录受试者运动时的皮表标记坐标，经过计算机重建三维运动，确定脊柱的空间坐标位置。其优点是立体重建、定位精确、可以非接触多节段测量。Pflugmacher等〔11〕对成人尸体胸腰椎标本用4种可调节与不可调的人工椎体附加内固定后进行生物力学性能测试，利用的是光学系统，分别在T12和L2椎体上安装非线性二极管，通过PCReflex运动分析系统，得出载荷-位移曲线，试验显示：可调节人工椎体与不可调节椎体在体外的力学性能方面没有显著差异，但联合前后路内固定后，其强度和稳定性最大。
激光全息-散斑干涉法是将激光全息干涉与散斑干涉结合在一起的一种三维位移测量技术，对人工椎体和椎间盘均能获得高质量的全息干涉条纹图和散斑条纹图，通过图像可计算出椎体和椎间盘的刚性位移和应变。Vahldiek等〔12〕对新鲜冰冻尸体脊柱（T12~L4）行T2椎体切除后，用碳纤维材料的人工椎体代替，并分别附加前路固定、后路固定及前后路联合固定，加载不同的负荷，用一个带有可发射非线性红外线二极管的光电测量系统，记录载荷-位移曲线，得出结果示椎体替代物植入后仅附加前路内固定与完整的椎体相比移动度较大，特别是轴向扭转。
4.2.2 电应变法
电应变式传感器可通过电子仪器直接转化为位移〔13〕，Lowe等〔15〕运用MTS 809双轴液压随动生物力学测试系统（biaxial servohydraulic biomechanical testing system）测量其可以承受的最大加载载荷大小，研究终板的抗压缩强度。实验表明:终板后外侧抗压缩强度最大，中间部分最小，抗中空植入物临界压缩强度明显高于抗实体植入物的装置。对临床上人工椎体的类型及放置位置的选择具有一定的指导意义。
4.2.3 影像学法
影像学检测手段已经从早期简单的静态平片发展到双平片及三维动态X线检测。静态片因其片子质量、标定不一等因素，误差较大。Lee等〔16〕描述了一种用于腰椎三维运动实时测量旋转式X线照相装置。该系统通过整合获得三维方向的角度率。所获数据和实时展示通过与计算机相连的电子单元加工处理。能提供脊柱位置的实时信息，有利于及时做出临床检测和评价。Wang等〔16〕采用的Zebirs CMS 70P系统是一种运动分析脊柱的三维分析仪，利用了超声反射定位的原理，测定脊柱的三维空间位置，具有无创性、立体性、可靠和可重复性等优点。
5 生物力学评价指标
5.1 载荷-位移曲线
反映了内固定结构的稳定性随载荷变化的趋势。Glazer等以6~8个样本测量值进行统计学处理及相关分析；由载荷-位移曲线可以得到以下指标（参数）：
运动范围（range of motion，ROM）：指在载荷最大时脊柱运动的节段间的角度变化和节段间的位移量。由于每个标本的生物力学性质不同，为了直接进行定量的比较，把各试验组的运动范围均与同一完整脊柱标本的运动范围作比较，得出相对运动范围（relative range of motion，RROM）。
硬度／稳定性和柔韧度／不稳定性：可用硬度系数／稳定性系数和柔韧系数／不稳定性系数表示，是所施加的载荷除以椎体间所产生的运动大小。
伸展-屈曲中性区（NZ）：为中性区到实际加载荷时的位移，伸展中性区用-NZ表示，屈曲中性区用+NZ表示。
伸展-屈曲弹性区：是弹性位移阶段，从0载荷时的位移到最大载荷位移。伸展弹性区用-EZ表示，屈曲弹性区用+EZ表示。
5.2 载荷-圈数疲劳曲线
屈服强度和疲劳强度试验样本量小，常以个体值或中位数加以比较。Huang等〔17〕选择几个大小不同的载荷量重复实验，获得载荷-圈数疲劳曲线。
以上2个指标均适用于离体标本的测量使用。对于在体的人工椎体的生物力学评价指标，可运用运动测量方法，利用光学原理或者影像学方法，立体重建、定位精确，并结合神经功能恢复情况（Frankel分级），综合得到人工椎体移位及重建节段骨融合情况。
6 生物力学评价促进了人工椎体在脊柱重建术中的应用及发展前景
一种新的脊柱内固定装置在运用之前，除了要对器械本身的材料学测试外，大部分的器械还均以非破坏性试验进行生物力学评价，生物力学研究的发展，大大缩短了内固定器械应用于临床的周期，因而在近20年来，脊柱新器械包括人工椎体的发展速度空前提高。有很多学者认为目前的人工椎体置换既应具有术后的即刻稳定性，亦应注重其对脊柱生理曲度的恢复以及兼顾远期的融合功能。王新伟等〔18〕应用万能力学试验机对牛胸腰椎进行力学测试，得出结果显示任何内固定都不能替代人体骨骼本身行使脊柱的力学性能。从远期效果看，人工椎体的作用是融合而不是支撑。因此生物力学的评价已经成为人工椎体置换术适应证及手术后效果评估不可或缺的一部分。
【参考文献】
〔1〕 王新伟，陈德玉，赵定麟，等.人工椎体置换行脊柱重建术［J］.中国矫形外科杂志，2004，12（7）：488491.
〔2〕 王新伟，赵定麟，陈玉德，等.可调式中空钛合金人工椎体的生物力学评价［J］.中华试验外科杂志，2003，20（6）：550552.
〔3〕 王群波，蒋电明，李智，等.纳米羟基磷灰石／聚酰胺66复合人工椎体治疗胸腰椎椎体肿瘤的效果［J］.第三军医大学学报，2006，28（3）：263265.
〔4〕 杨明亮，李建军，王兰.从外科技术及生物力学角度评价内锁式人工颈椎间体系统［J］.中国矫形外科杂志，2005，13（9）：673676.
〔5〕 杨瑞甫，王臻，李涤尘，等.自固定式人工椎体的设计及生物力学分析［J］.中国矫形外科杂志，2003，11（12）：817820.
〔6〕 Kumar N，Kukreti S，Ishaque M，et al.Functional anatomy of the deer spine:an appropriate biomechanical model for the human spine［J］.Anal Rec，2002，266（2）:108117.
〔7〕 Riley LH 3rd，Eck JC，Yoshida H，et al.A biomechanical comparison of calf versus cadaver lumbar spine models［J］.Spine，2004，29（11）:217220.
〔8〕 Isaksson H，van Donkelaar CC，Huiskes R，et al.Corroboration of mechanomgulatory algorithms for tissue differentiation during fracture healing:comparison with in vive results［J］.J Orthop Res，2006，24（5）:898907.
〔9〕 Niosi CA，Zhu QA，Wilson DC，et al.Biomechanical characterization of the threedimensional kinematic behaviour of the dynesys dynamic stabilization system:an in vitro study［J］.Eur Spine J，2006，15（6）:913922.
〔10〕 Sahni IV，Hipp JA，Kirking BC.Use of pemutaneous transpedicular external fixation pins to measure intervertebral motion ［J］.Spine，1999，24（18）:18901893.
〔11〕 Pflugmacher R，Schleicher P，Schaefer J，et al.Biomechanical comparison of expandable cages for vertebral body replacement in the thoracolumbar spine［J］.Spine，2004，29（13）:14131419.
〔12〕 Vahldiek M，Gosse F，Panjabi MM.Stability of ventral，dorsal and combined spondylodesis in vertebral body prosthesis implantation［J］.Orthopade，2002，31（5）:508513.
〔13〕 Lu WW，Luk KD，Holmes AD，et al.Pure shear properties of lumbar spinal joints and the effect of tissue sectioning on lead sharing［J］.Spine，2005，30（8）:204209.
〔14〕 Lowe TG，Hashim S，Wilson LA，et al.A biomechanical study of regional endplate strength and cage morphology as it relates to stuctural interbody support［J］.Spine，2004，29（21）:23892394.
〔15〕 Lee RY，Laprade J，Fung EH.A realtime gyroscopic system for threedimesional measurement of lumbar spine motion［J］.Med Eng Phys，2003，25（10）:817824.
〔16〕 Wang SF，Teng CC，Lin KH.Measurement of cervical range of motion pattern during cyclic neck movement by an ultrasoundbased motion system［J］.Man Ther，2005，10(1）:6872.
运动生物力学的定义范文2
【摘要】 ［目的］ 比较颈前路单椎间隙减压植骨融合Uniplate与Orion钢板固定的稳定性，为临床提供生物力学依据。［方法］ 采用6具小牛颈椎标本，依次进行3组实验。测定正常颈椎C4、5活动范围(ROM)作为对照，制成C4、5椎间盘切除、植骨、Orion、Uniplate钢板固定模型，依次测试相应的ROM，转化为稳定指数(Sf)。［结果］Uniplate钢板组Sf与正常比，前屈时Sf增加21%，差异有显著性(P0.05)。Uniplate钢板组Sf与Orion钢板组比近似，甚至增加，差异无显著性(P>0.05)。［结论］Uniplate钢板固定颈前路单椎间减压植骨融合稳定性较好，且临床操作简便。
【关键词】 颈椎； Uniplate与Orion； 内固定； 生物力学
Abstract: ［Objective］To compare the stability of the single - level anterior cervical intervertebral decompression and fusion with plating Uniplate and Orion，and to provide scientific evidence for clinical application. ［Method］Six sets of fresh cadaveric calf cervical spine specimens were used to test as three groups successively. The stiffness of each C4、5 level construction was tested in flexion ，extension ，lateral bending and axial torsion conditions sequentially. As control， intact specimens were tested first.Then all the specimens were made into C4、5 level anterior cervical intervertebral decompression and fusion models which Orion and Uniplate were fixed and tested respectively.［Result］Compared the stability index (Sf) of Uniplate group with normal group ，in flexion，the Sf increased 21%， the difference was significant(P 0.05). The Sf of Uniplate group in all conditions were similar to， or were better than that in Orion group. The difference was not significant (P> 0.05).［Conclusion］The stability of the single - level anterior cervical intervertebral decompression and fusion with plating Uniplate is satisfactory.Uniplate is valuable in clinic， furthermore， it is relatively simple to operate.
Key words：cervical spine; uniplate and orion; internal fixation； biomechanics
随着生物力学和材料学的不断发展，为治疗颈椎疾患，出现了多种颈前路钢板。回顾文献，在颈前路单椎间隙减压植骨融合中应用内固定存在一定争议［1～4］。理想的颈前路内固定追求最高的融合率和最低的并发症率。坚强的固定不利于植骨融合，钢板的发展趋势必须由刚性大的向刚性小的方向转变，因此，半钢性简化设计的Uniplate颈前路钢板应运而生。但其固定颈椎稳定性如何，国内外未见有报道。本文对Uniplate颈前路钢板在单椎间减压植骨融合中的生物力学稳定性进行比较评价，为临床选用Uniplate颈前路钢板提供依据。
1 材料与方法
1.1 标本制备及实验准备 取新鲜小牛颈椎标本(C2～7)6具(上海光明乳业特约屠宰场提供)，平均1个月龄，排除病理标本，X线摄片显示正常。剔除椎旁肌，保留所有结构完好无损。将颈椎两端椎体用聚甲丙烯酸甲酯包埋制成平台(平面夹角
1.2 分组与测试模型建立 同状态下6具标本依次进行3组测试：正常组；C4、5节段颈椎椎间盘切除、植骨、前路Orion钢板固定组；C4、5节段颈椎椎间盘切除、植骨、前路Uniplate钢板固定组。椎间盘切除、植骨、钢板固定按标准手术步骤进行。固定器械Orion、Uniplate分别由Sofarmore、Depuy公司提供。
1.3 测试方法和数据处理 待测标本C4、5处粘贴应变片后安装在万能材料力学测试仪WE-10A上，接线至数字电阻应变仪YJ-14，标本上端安装压力传感器及加载杠杆、钢球。最后安装数显光栅测试仪KG-101。先行预加载，以去除颈椎的蠕变、松弛等时间效应的影响［5］。建立颈椎的运动坐标，上端予以加载25 N后施加力偶矩6 Nm，通过控制力矩方向，可产生前屈／后伸、左／右侧屈、左／右旋转等6种生理运动模拟人颈椎三维运动，测量颈椎的相应节段的运动范围(ROM)。为不影响测试精度，实验过程中用生理盐水喷雾，以保持标本湿润。实验所测得的C4、5节段的ROM值［6］以线性回归、方差分析、经最小二乘法加以处理，用SPSS 13.0软件进行数据统计t检验和精度分析，P
2 结果
实验过程中未出现颈椎标本破坏或内固定失败等。各组颈椎标本运动范围ROM值，结果见表1。由于脊柱的稳定性与节段运动范围成反比，即节段的运动范围越大，稳定性就越差。为便于比较和评价，作者引进一个参数——稳定指数(Sf)来衡量。设完整标本(正常组)各方向的运动范围的稳定性为100%。将3种钢板固定状态的运动范围(Rf)按照各自完整标本的运动范围用公式：Sf=Rf／Ri×100%进行标准化处理，得到的数值Sf即为不同固定状态相对于完整标本的稳定性的比值，故将Sf称为稳定性指数。根据上述定义和公式进行计算，结果见表1。 表1 颈椎标本的三维运动范围(ROM)及稳定指数
2.1 Uniplate钢板固定组前屈时ROM比正常组减少，差异有显著性(P0.05)。Uniplate钢板固定组前屈时Sf增加21%，统计结果显示差异有显著性(P0.05)。而Uniplate钢板固定组侧屈时Sf比正常组下降9%，统计结果显示两者无显著性差异(P>0.05)。Uniplate钢板固定基本获得了重建的即刻稳定，前屈稳定性增强。相对而言，Uniplate钢板固定侧屈稳定性较差。
2.2 Uniplate钢板固定组前屈时ROM值5.84°为最小，而Orion钢板固定组为5.98°，统计显示前屈时ROM两组无显著性差异(P>0.05)相类似。两固定组后伸时ROM值分别为7.65°、7.85°；侧屈时为5.39°、5.96°；旋转时为6.59°、6.67°，结果均与前屈时相近似，相差较小，统计显示后伸，侧屈，旋转时两组ROM差异亦无显著性(P>0.05)。进一步分析Uniplate钢板固定组颈椎前屈、后伸、侧屈、旋转时Sf比Orion钢板固定组增加，差异无显著性(P>0.05)。相对而言，结果亦清楚显示半钢性的Uniplate比坚强的Orion钢板颈前路单节段固定稳定性好。
3 讨论
本实验提示Orion钢板固定的结果和俞杭平测试结果［7］基本相似；Uniplate钢板固定在前屈运动时能提供高于正常颈椎的稳定性；而后伸、旋转、侧弯运动时颈椎稳定性近似于正常。颈椎内固定器械性能的测试离不开好的生物力学模型，传统的生物力学模型仍旧发挥着主导性的作用，其真实的表现了实体的各种物理学和解剖学特性，保证了实验结果的最大准确性［8］，因此，可以认为Uniplate钢板固定稳定性满足了临床要求，且与传统限制性Orion钢板相比稳定性无差异，甚至更佳。Uniplate钢板是颈前路半刚性锁定系统，设计仅用于单间隙或两间隙的颈前路固定。虽然颈前路钉板可以减少移植骨的崩溃和植骨融合时的节段性后凸［2］，但在单节段自体骨移植时使用未能表现出任何明显的差异［3］。而且，在单间隙病变手术中加用传统限制性钉板内固定可能降低融合效果［9］，而减少了刚性和应力遮挡效应的钉板固定，理论上能促进植骨融合［10、11］，减少相邻椎间盘的应力集中，减少对邻近节段椎间盘的退变影响［12］减少坚强固定所带来的并发症，所以临床选用Uniplate钢板单节段动态固定更有优势。
Uniplate钢板另外独具的特点是简化性设计。其结构简单，相比其他颈前路钢板横径窄，钢板薄，组织反应低，把对颈前组织的刺激降到了最低，这样会防止颈椎前软组织肿胀及致命性的气道阻塞发生［13］，降低术后吞咽困难的发生率［14］。实际操作中Uniplate钢板使手术变得简便、快捷，缩短了手术时间和减少了出血量，对软组织的损伤降到了最低。由于只有一半的单皮质螺钉依人体中线置入，很显然减少了螺钉损伤脊髓和误入椎间隙的风险，而且几乎没有了螺钉误入椎间孔和横突孔损伤神经根和椎动脉的危险，所以，它的应用前景是很乐观的。
值得一提的是：虽然在减少了2枚固定螺钉的情况下螺钉的松动退出会相应减少，但实际上两钉固定是否更牢固因而发生松动更易退钉还不得而知，对于断钉的情况也如此，而且一旦发生似乎危险性更大，所以明显骨质疏松的患者应考虑慎用Uniplate钢板。另外，应用Uniplate钢板术后可适当延长颈托外固定时间和加强术后康复指导，尽量减少颈部侧屈活动。当然，对Uniplate钢板的应力传导等进一步的生物力学和临床应用研究仍相对比较空白，这都是今后科研的方向。
参考文献
［1］ Resnick DK， Trost GR. Use of ventral plates for cervical arthrodesis［J］.Neurosurgery，2007，60:112-117.
［2］ Wang JC， McDonough PW， Endow K， et al.The effect of cervical plating on single-level anterior cervical discectomy and fusion［J］.Spinal Disord，1999，12:467-471.
［3］ Samartzis D， Shen FH， Lyon C，et al. Does rigid instrumentation increase the fusion rate in one-level anterior cervical discectomy and fusion?［J］.Spine，2004，4:636-643.
［4］ Ricketson R.Single level anterior disectomy and fusion with and without plating.A prospective randomized study［R］.Proceedings of the 11th Annual Conference of the North American Spine Society， Vancouver， B.C，Canada，1996，251-253.
［5］ 王以进，王介鳞.骨科生物力学［M］.北京：人民军医出版社，1989，239.
［6］ 王以进.骨科生物力学实验统计和实施［J］.中国矫形外科杂志，2005，13：69-71.
［7］ 俞杭平，唐天驷，王以进，等.颈前路单椎间减压植骨融合与加用钛板内固定的比较研究［J］.中华骨科杂志，2003，23：549-553.
［8］ 郭翔，倪斌.颈椎生物力学模型的应力及进展 ［J］.中国矫形外科杂志，2006，14:1225-1227.
［9］ Connolly PJ，Esses SI，Kostuik JP.Anterior cervical fusion:outcome analysis of patients fused with and without tanterior cervical plates［J］.Spinal Disord，1996，9:202-206.
［10］Capen D， Rah A，Nagelberg S， et al. Clincal significance of instrumented anterior cervical discectomy and fusion［R］.Presented at the Annual Meeting of the North American Spine Society， New York，NY，1997.
［11］Saphier PS， Arginteanu MS， Moore FM， et al.Stress-shielding compared with load-sharing anterior cervical plate fixation: a clinical and radiographic prospective analysis of 50 patients［J］. Neurosurg Spine，2007，6:391-397.
［12］Harrington JF Jr， Park MC.Single level arthrodesis as treatment for midcervical fracture subluxation: a cohort study［J］.Spinal Disord Tech，2007，20:42-48.
运动生物力学的定义范文3
关键词：微创接骨板；反求设计
一、微创接骨板的反求设计
1、三坐标测量机采集技术
2、数据采集
首先启动Scan3-Dnow程序后，将系统坐标同时归零，接着开始测量模型，将获得的数据存到程序文件中，在完成点资料转换之后，获得点云数据。
3、点处理阶段
采取任何一种测量技术，在数据采集过程中都可能采集到杂点、噪点甚至是误采集的数据；而且根据不同的测量目的，最终需要的点数据的数量、点云中点的间距均有不同要求，这些数据需要我们借助软件进行点云处理。
1）.合并点对象
数据采集过程中，当扫描设备不能一次将物体的面积全面采集，不能一次将物体的整体点云获取时，需要对物体进行多位置分区扫描，这样就得到了物体的各局部数据，要想得到模型的完整数据，就需要我们对扫描数据进行注册处理。
启动Geomagic Studio软件，打开LISS接骨板扫描数据中上侧的数据，显示在工作区域的点云。在菜单中依次选择“文件>>导入”，根据弹出的导入对话框导入其他侧数据，这样全部分区的数据都显示在工作区域。选择所有需要注册的所有点云进行手动注册，在模型管理器弹出下图的单选窗口。
2）.降噪处理
为了便于识别点云数据中的噪点，通过依次点击“工具栏>>工具>>颜色>>编辑颜色”、进行着色。
在降噪阶段会用到以下四个命令：a）选择非连接项，用于选取与物体一定数量的点形成点群分离的杂点以便后续操作。b）选择孤立点，用于选择与大多数点云有较远距离的孤立点。c）减少噪音，该命令用于减少扫描过程中产生的噪点数据。d）采样，通过自定义方式实现点云优化的一种方法，直接点击工具栏中“统一采样”，根据点云的个数定义采样间距，其余默认设置。
3）.封装数据
按照最优原则，将所有点云每三个点结合形成一个面片连接起来。
4、多边形处理阶段
封装后需要对多边形进行处理才能得到理想的模型。多边形阶段的主要流程为创建流型――填充孔――去除特征――砂纸打磨――松弛多边形――修复相交区域――编辑边界。
5、形状处理阶段
形状处理阶段主要任务是在上一步操作得到光滑多边形的基础上，通过创建曲面片，并对曲面片进行移动，构建顺滑的NURBS曲面。通过上述处理得到的LISS接骨板的三维实体模型。
二、股骨三维模型的建立
1、数据采集
股骨的数据采集工作是借助天津某医院旋转CT机完成的。在相关医生的指导下对年龄30岁，身高1.74米，股骨无疾病及畸形的健康男性志愿者，沿股骨长轴方向做切断面的扫描。在扫描电压120KV，电流200mA，扫描层厚1 mm，扫描层数200层，得到连续横断面图像以及矢截面图像，并将扫描的数据以DICOM格式进行存储。
2、股骨模型的初步建立
在Mimics软件中通过导入扫描图片操作导入股骨CT数据，设定图片转换相关项目包含像素、格式及坐标等，完成转换，转换生成的股骨冠截面图和矢截面图。
Mimics中股骨模型的具体构建过程主要分以下步骤。
1）.阈值处理
首先根据不同组织具有不同灰度，利用阈值设定来提取股骨组织。
经过阈值设定生成的股骨图像中间存在一些空洞，需要利用图像编辑功能仔细地逐图进行修改，以便得到准确的CT图像。图1为空洞填补前后对比效果图，如果不进行处理对后续ANSYS会有很大影响。
（a） Before （b） After
图1 空洞填补前后对比效果图
3）.区域增长
区域增长可以理解为对初步阈值分割蒙板上不连接的分割区域进行进一步细分。
4）.蒙罩
为了方便区分不同结构，蒙罩操作能把不同的颜色随机蒙罩在不同组织上，股骨蒙罩的效果如图2所示。
图2 蒙罩后的股骨图
5）.三维计算
通过对蒙罩的股骨进行三维计算能清楚地、直观地显示出股骨结构形态。
6）.三维模型优化
点击“重新划分网格”，在Remech 9.9模块中对股骨模型进行网格重新划分，主要应用“光滑（smoothing）”命令细化网格，优化后的股骨结构的三维形态。
3、股骨三维模型成体
由于股骨结构曲面复杂，在Mimics处理之后并不能得到理想图像。所以将模型以“*.igs”导入Geomagic Studio中进行模型成型处理。在微创接骨板反求设计时已经叙述了详细步骤，这里就不再叙述。
将获得的CT图像根据重新设置灰度值并结合解剖学知识，分离出松质骨轮廓。重复上述股骨模型的建立过程，可以完成松质骨模型的建立，为下一章进行ANSYS力学分析将股骨赋值成多材料做好准备。
总结
本文首先介绍了三坐标测量机测量系统，微创接骨板的数据采集及关键技术，接着详细叙述了如何将扫描的微创接骨板点云导入逆向工程软件并反求三维模型的操作过程；然后介绍了旋转CT断层摄影技术及股骨数据采集，以及在MIMICS软件重建股骨和松质骨模型的操作过程。
参考文献
[1] 杨建鑫，马超，张春林.生物力学的发展现状和未来趋势[J].临床合理用药，2010， 3（1）：127-128.
[2] 侯树森，主编.创伤骨科学.北京：人民军医出版社，2002.8
[3] Xia Dongsheng，Nie Feng，Wei Xuejie. Treatment of complex fractures of distal femur by LISS [J] ZH J J Traumatic， 2007， 12（6）： 501.
运动生物力学的定义范文4
正常情况下，维持脊柱稳定的基本单位是运动节段（motion segment），即脊柱的功能单位（function of spinal unit，FSU），包括相邻的两节椎骨及其椎间盘、关节突关节和韧带结构等。在生理条件下，脊柱的活动受各种外部载荷（外力）以及内部载荷（应力）的共同作用，由此产生相应部位的生理变形（应变）和脊柱的生理活动。在生理载荷下，FSU不会出现异常应变，因而保证了脊柱的稳定。
Pope及Pajabi于1985年提出，脊柱的稳定性反映了载荷与其作用下所发生位移之间的关系。在同样的载荷下，位移越小，稳定性就越强。因此，脊柱的不稳意味着在正常载荷下即出现了异常活动、应变和变形。1987年，White等提出了临床稳定（clinical stability）和临床不稳（clinical instability）这一概念。认为在生理载荷下，脊柱各结构能维持其与椎体之间的正常位置关系，不会引起脊髓或脊神经根的损伤或刺激，故称为临床稳定；当脊柱丧失这一功能时，就称为临床不稳。
“脊柱不稳”目前尚无统一的定义。但多数学者认为，这一概念主要应包括以下两方面的内容：（1）在生物力学上，脊柱不稳是指运动节段的刚度下降、活动度增加，与正常结构相比，不稳的脊柱在同样载荷作用下发生更大的位移；（2）在临床上，不稳脊柱的过度活动可导致疼痛，潜在的脊柱畸形可能导致脊髓及脊神经组织受压损伤。也有学者提出，上述两方面的含义可以分别命名为“脊柱不稳”和“脊柱不稳征”。生物力学的试验表明，正常人体脊柱的稳定性系由两大部分来维持。一是内源性稳定，包括椎体、椎弓及其突起、椎间盘和相连的韧带结构，为静力性平衡；二是外源性稳定，主要为脊柱两侧肌肉的调节与控制，它是脊柱运动的原始动力，为动力性平衡。上述任何一个环节遭受破坏，均可能引起或诱发脊柱正常结构及平衡功能的丧失，从而导致脊柱不稳。
1 病 因
11 创 伤
根据脊柱在损伤后立即移位或是在愈合修复过程中逐渐发生的畸形，可大致分为急性和慢性不稳定损伤。无论是从Holdsworth的二柱理论（1970年）还是从Denis的三柱理论（1983年）出发，椎节的任何解剖部位受损均将波及脊柱的稳定性，其中包括周围的韧带与肌群损伤。因此，对脊柱骨折脱位及软组织损伤的治疗应特别强调早期复位、确实制动和积极的功能锻炼这一基本原则，以避免由早期的急性失稳转变为后期的慢性失稳，从而导致严重后果。
12 退行性变
在引起脊柱不稳的诸多病因中，退行性变最为常见。退行性变是人体生长发育停止后出现的自然规律。椎间盘是人体组织中发生退行性变最早的部位，主要表现为蛋白多糖和水分含量的减少以及非胶原蛋白成分的增加。KirkaldyWillis等将脊柱退行性变分成3个阶段：（1）早退变期，也称功能失常期或功能障碍期，此期椎间盘退行性变程度较轻，小关节囊稍松弛，关节软骨纤维化，临床症状一般较轻；（2）不稳定期，此时椎间盘退行性变进一步加重，纤维环松弛、膨出，关节软骨退行性变明显，小关节囊松弛加重，影像学检查可见椎体及小关节轻度骨质增生。此期最容易发生椎间盘突出，并出现相应临床症状；（3）固定畸形期，此时椎间盘高度明显减低，椎间隙变窄，椎体边缘骨质增生，小关节软骨退变、纤维化。由于关节突关节及椎间盘周围骨赘的形成，可以使脊柱重新获得稳定。从某种意义上讲，这可以视为机体的一种保护性反应。但固定畸形的出现可能导致或加剧中央椎管和神经根管的狭窄，从而使脊髓和神经根受压。
13 医源性脊柱不稳
脊柱的各种减压手术虽可切除占位病变，解除对脊髓、神经根的压迫，但却使脊柱赖以获得稳定的结构遭受不同程度的破坏，从而影响了脊柱的稳定或使原来已处于不稳状态的脊柱更加不稳定。鉴于这一情况，除术前应明确判定患者是否伴有脊柱不稳并采取相应的措施外，对术中无法避免破坏其稳定性者，应辅以融合。
14 其 他
感染、肿瘤、先天性畸形均可引起脊柱不稳。但大多由于原发病的严重性掩盖了脊柱不稳的病情，一般不大引起重视。
2 诊 断
大多数学者都把神经系统的损害作为脊柱不稳的最重要的表现，但脊柱不稳常与其他脊柱疾患同时存在。换言之，脊柱不稳常常是脊柱疾患病理过程的一个重要阶段，故其临床症状比较复杂且多无特异性，物理检查往往也难以发现脊柱的异常活动，因此应把X线检查作为诊断脊柱不稳的主要依据。根据X线片一般可发现脊柱的先天性畸形及肿瘤、结核等引起的骨质破坏，而退变引起的脊柱不稳常同时呈现牵张性骨刺、真空现象、椎间隙狭窄等征象。但由于个体差异大、测量方法不统一，而且迄今为止尚未发现临床症状与X线之间量的相关性，所以只有结合病史、临床表现、物理检查和影像学检查进行综合分析，才有可能作出较为准确的诊断。必要时，还应辅以X线断层片、CT扫描、MRI等检查手段。其中X线检查（包括中立位的正、侧、斜位片和过屈、过伸位的侧位片）对脊柱不稳的诊断具有重要意义。目前，应用于临床的许多诊断标准大都以X线片上的一些测量数值作为主要依据。
3 治 疗
脊柱不稳的治疗主要有以下3个目的：（1）使脊柱被破坏的节段在理想的功能位充分愈合；（2）防止对脊柱的其他组成部分及神经组织的进一步损伤，并使原已损伤的神经组织尽可能恢复功能；（3）防止脊柱原有畸形进一步加重或出现新的畸形。
31 非手术治疗
包括卧床、牵引、石膏固定和配戴支具等，大多数病人经非手术治疗后即可获得满意疗效。
32 手术治疗
尽管非手术治疗大多有效，但仍有一部分患者需要进行手术治疗，如骨折脱位、小关节交锁等，必须行手术复位。还有某些疾病造成的椎体不稳定，需采用椎体融合术。近年来随着各种内固定器械的问世和不断改进，融合术常与内固定手术共同施行，提高了手术成功率。
321 颈椎不稳的内固定治疗
颈椎内固定的目的在于对颈椎施行减压手术后，提供即刻稳定，为植骨融合创造条件，只有骨性融合才能达到长期稳定。选择前路还是后路内固定，应从减压和固定两方面考虑。具体的术式很多，后路固定主要适用于脊髓后方压迫如黄韧带肥厚、钙化等，及无法彻底解除或风险较高的前路压迫如椎间盘突出合并连续后纵韧带骨化，各种原因导致的颈椎后柱、三柱不稳等。后路主要有颈椎后路切开复位与钢丝内固定术、颈椎钩状钢板固定术、颈椎钢板固定术、颈椎椎板切除与脊髓探查术、椎板切除后的颈椎融合术、颈椎椎弓根钉固定术等。后路内固定中侧块螺钉钢板因其简单易行最为常用，但按照三柱理论侧块钢板仅固定了后柱，固定不够坚固。也有研究表明，侧块螺钉钢板固定不适用于骨质疏松以及需要多节段融合的患者〔1〕。经颈椎弓根螺钉固定具有牢固的三维稳定性〔2〕，前路固定主要适用于脊髓前方的压迫及颈椎前柱不稳。前路主要有经口腔、咽后壁入路的内固定技术〔3〕、颈椎前路钢板内固定术〔4〕、颈前路螺钉内固定术〔5、6〕。据实验证实，前路钢板固定可维持矢状面上颈椎的排列，促进植骨的融合，特别对于多节段植骨的融合更为重要〔7〕，但自体骨的获取不可避免地会给患者带来一系列的并发症，诸如术后长时间不同程度的髋部疼痛、股部感觉障碍、出血、骨折和感染等，且术后可发生植骨块塌陷、移位以及术后假关节形成等并发症。椎间融合器具有撑开和压缩张力带效应，Cage位于颈椎瞬时旋转中心，由于表面螺纹的咬合作用，使其具有抗弯曲、抗滑移性能。联合颈椎前路钢板具有获得术后颈椎即刻稳定，固定可靠，骨性融合率高等优点。我们报道36例颈椎骨折脱位及失稳患者行椎间融合器联合颈前路自锁钢板术，术后3~4个月内均达到骨性融合〔8〕。
322 胸腰椎、腰椎不稳的内固定治疗
也有前后路之分，根据不同原因所致的脊柱不稳采用前路与后路及前后路联合内固定术，但各有其优缺点〔9~11〕。从脊柱生物力学角度来看，椎体主要支撑压缩载荷，脊柱前中柱是其主要的承重区，而脊柱各运动中心位于椎间盘内，越接近运动中心部位，其质点的运动范围越小，所以在接近运动中心部位固定和植骨有利于骨愈合〔12〕。前路内固定在生物力学上正好固定在运动节段的负重区，为畸形的矫正和植骨融合创造了有利的条件〔13〕。
最初Kostuik采用改良的Harrington和Dwyer器械进行前方固定。此后用于胸腰椎前路固定的器械类型相继增多。目前临床应用的前路固定器种类较多。例如Zplate前路钛钢板、Anteres、AO的Ventrofix、Profile钛钢板等，但不外乎是钉板或钉棒结构两大类，其螺钉与钢板或螺棒具有刚性连接，均有直接承重和内固定作用，且一个椎体内置入2枚螺钉，使其抗旋转的能力增强。而谭远超〔14〕等采用侧前方椎管减压椎体间植骨，中柱、前柱重建，并用自行设计制作的双凤尾档板螺钉固定术治疗胸腰椎爆裂型骨折伴不完全性截瘫48例，随访2 a以上23例，经临床观察疗效满意。
自1962年Paul Harrington报道使用哈氏棒治疗脊髓灰质炎后遗症和脊柱侧弯取得满意效果后，开创了现代脊柱后路固定的新纪元。但通常只能限制一部分脊柱活动，且对旋转的固定性较差。Luque棒对脊柱损伤固定确切，但两端的稳定性较低，而且难以承受脊柱长轴方向的压缩和牵伸应力。在钩棒系统中，CD的优点是具有三维稳定性以及能够进行节段性固定。
随着脊柱内固定器械的发展，自上世纪90年代以后，应用椎弓根螺钉逐渐成为脊柱外科后路手术中较为成熟的方法，应用各种内固定器械治疗脊柱不稳的报道很多，诸如RF、Steffee钢板、Dick、Roycamille、CD及Scon等内固定系统。近年来又相继出现了不少新设计的内固定器并已应用于临床，如RFⅡ系统、槽式椎弓根钢板系统、“U”型椎弓根螺钉、弧轨自锁椎弓根矫形固定器〔15〕、单钉-沟槽柱翼钢板〔16〕等。经椎弓根的固定器材具有三维空间的多重矫正力、能与下腰椎生理弯曲良好适应、最少的内固定节段、坚固可靠不受平面限制等优点，成为目前临床应用较为广泛的内固定方法。
4 脊柱微创内固定
随着微创概念、理论和影像技术的提高，借助于特殊手术器械、内窥镜和影像仪器进行脊柱疾患诊治的微创脊柱外科（minimally invasive spine surgery，MISS）得到令人瞩目的进展。目前开展的微创脊柱内固定技术包括从颈椎到腰椎的整个脊柱，如经皮椎弓根内固定、胸腹腔镜辅助下脊柱侧凸矫形术、经皮齿突螺钉、关节突螺钉内固定〔17、18〕等。此类手术具有组织创伤小、出血少、对脊柱稳定性破坏小、术后疼痛轻、住院时间短等优点，易于为患者接受。
参考文献
〔1〕 倪斌，贾连顺，谭军，等.椎板夹加压内固定在寰枢椎融合术中的应用［J］.骨与关节损伤杂志，2000，15（1）：35.
〔2〕 Kotani Y，Cunningham BW，Abumik，et al.Biomechanical analysis of cervical stabilization systems:an assessment of transpeedicular screw fixation in the cervical spine［J］.Spine，1994，19（22）:25292539.
〔3〕 Meyer B，Vieweg U，Rao JG，et al.Surgery for upper cervical spine instabilities in children［J］.Acta Neurochir（Wien），2001，143（8）:759766.
〔4〕 Vieweg U，Meyer B，Schramm J.Differential treatment in acute upper cervical spine injuries:a critical review of a singleinstitution series［J］.SurgNeurol，2000，54（3）:203211.
〔5〕 Alfieri A.Single 2 screw fixation for acute type Ⅱ odontoid fracture［J］.J Neurosurg Sci，2001，45（1）:1518.
〔6〕 Dantas FL，Prandini MN，Caires AC，et al.Management of odontoid fractures using anterior screw fixation:analysis of 15 cases［J］.ArqNeuropsiquiatr（Br），2002，60（3）:823829.
〔7〕 贾宁阳，贾连顺.颈椎病前路减压与融合作用［J］.国外医学・骨科学分册，2001，22（12）：187189.
〔8〕 谭远超，张恩忠，邵诗泽，等.WDFC加椎体钢板固定治疗颈椎骨折脱位及失稳［J］.中国中医骨伤科杂志，2002，10（6）：1719.
〔9〕 Knop C，Fabian HF，Bastian L，et al.Late results of thoracolumbar fractures after posterior instrumentation and transpedicular bone grafting［J］.Spine，2001，26（1）:8899.
〔10〕 Carlson GD，Gorden CD，Nakazowa S，et al.Sustained spinal cord compression.Part Ⅱ:effect of methylprednisolone on regional blood flow and recovery of somatosensory evoked potentials［J］.J Bone Joint Surg（Am），2003，85（1）:95101.
〔11〕 Lee TT，Green BA.Advances in the management of acute spinal cord injury［J］.Orthop Clin N Am，2002，33（2）:311315.
〔12〕 刘忠军，党耕町，陈仲强，等.胸腰椎5种前路内固定技术的应用［J］.中国脊柱脊髓杂志，2000，10（2）：7780.
〔13〕 齐向北，张英泽，潘进化，等.椎体的生物力学性能及其影响因素［J］.中国矫形外科杂志，2003，13(1)：6061.
〔14〕 谭远超，张恩忠，徐卫国，等.前路减压植骨双凤尾档板固定术治疗胸腰椎骨折伴不完全性截瘫［J］.中国脊柱脊髓杂志，1999，9（2）：6366.
〔15〕 张恩忠，鞠传广，谭远超，等.弧轨自锁椎弓根矫形固定器的研制及应用［J］.中国脊柱脊髓杂志，2002，12（1）：4446.
〔16〕 谭远超，张恩忠，刘峻，等.单钉-沟槽柱翼钢板联合自行研制的椎间融合器治疗腰椎滑脱症［J］.中国脊柱脊髓杂志，2005，15（7）：401404.
运动生物力学的定义范文5
1 颈椎病的致病原因
1.1 人体生物力学的问题
1）正常情况下，人的7块颈椎骨相互连接在一起构成一个向前突出的颈弓。低头时颈弓的角度将减小，此时，每两块颈骨体的受力状况与正常情况不同。
2）人在长期低头时，颈部要收缩紧张而产生向后向下的力去平衡头的重力矩。长年累月伏案工作、读书、电脑操作等，会造成长时间颈部肌肉、韧带紧张和疲劳。
3）低头时颈后肌群的持续紧张会导致两种效果：一是头部的血液、组织液代谢受阻，原因是供应脊髓、椎骨和相关肌肉氧气和养料的血管受压迫；二是肌肉长时间保持紧张状态会使肌肉、肌腱及腱膜受损。
1.2 睡眠 不良的睡眠，不适宜的枕头厚度、弧度，可使颈椎整晚处于前屈、侧屈的状态。
1.3 外伤 不适当的体育运动、健身活动等也可导致颈椎损伤。
2 颈椎病的动力学疗法作用
动力学疗法可使原来关闭的毛细血管开放，大大增加了微循环的血流量，使肌肉、韧带和关节囊的血运得到改善，使原来变硬的组织因营养改善而逐渐变软，动力学疗法可以促进淋巴的流动，有利于关节内血肿、组织水肿的吸收[1]。
3 动力学疗法的基本原理
3.1 改善循环
1）在正常情况下，人体组织中大部分的毛细血管都是处于关闭状态的，只有少部分毛细血管呈扩张开放状态且有血液通过，以维持我们日常的生理需要。
2）人体处于静止状态时，有血液通过毛细血管的数量大约为31～270根/mm3；运动后毛细血管被刺激而扩张，毛细血管开放扩张的数量可达1 800根/mm3；如配合动力学疗法，则会进一步增至3 000根/mm3[2]。
3）能量与营养物质是外伤、病变组织修复及细胞活动的基础。毛细血管开放量的增多，提高了局部血液灌注量，给局部组织提供了充分的营养物质和能量，加快了康复的速度。
3.2 增强颈椎的稳定性
1）正常人体肌肉占人体体重的 35％～41％ ，通过锻炼后，肌肉重量可增加到体重的 45％～55％。肌肉中的肌糖原、肌球蛋白和肌红蛋白的含量也会增加。
2）经过锻炼后，肌纤维内线粒体的大小和数量会成倍地增加，有助于增强肌肉的耐力。颈部肌肉通过锻炼，会变得强健有力，使得颈椎的稳定性得到有效改善[2]。
3.3 增强颈肩的灵活性和活动度 颈椎病、肩周炎等颈肩痛患者，多会因关节僵硬而活动受限。运动时，关节囊、韧带和关节周围的肌肉被不断牵拉伸展，提高肌肉活动的协调性。3.4 松解粘连
1）颈椎病的患者，由于疼痛而减少了局部的活动，肌肉、滑囊、关节囊、肌腱、腱鞘等就会发生粘连，进而加重了症状。
2）动力学疗法一方面对肌腱、韧带等组织直接拨动及牵拉，可机械性地将粘连分开，另一方面改善了局部血液循环及淋巴液的流动，组织营养状况得到改善，变得柔软而富有弹性，恢复了组织的功能。
4 体疗
4.1 定义 体疗是体育疗法的简称，它具体指人们通过体育运动的方式进行以强身健体为目的的锻炼，并达到祛病除疾，无病康寿的理想境界[3]。
4.2 体育疗法的作用 体疗康复对颈背部进行肌肉锻炼，可增加肌肉力量，以保持颈椎的稳定性；可恢复及增加颈椎的活动功能，防止颈椎关节的僵硬；可改善血液循环，促进炎症消退；可解除肌肉痉挛，减轻疼痛，防止肌肉萎缩，达到巩固疗效及减少复发的目的。
4.3 方法
4.3.1 颈部肌肉的静力训练 取俯卧位，将胸廓移出床缘保持头颈平直1 min，然后左、右侧卧，同样保持头颈平直各1 min为1组，6组/次，1次/d，运动时关节囊、韧带和关节周围的肌肉被不断牵拉伸展，提高了肌肉活动的协调性。
4.3.2 鲤鱼打挺 取俯卧位，双手紧贴大腿外侧，双脚并拢，双腿伸直，头部与双腿尽量抬高，每次持续5～10 s，重复5～8次，1次/d，能够有效锻炼颈部的肌肉与韧带，使肌肉和韧带变得强健有力，有效改善颈椎的稳定性。
运动生物力学的定义范文6
逻辑学是一门关于思维的科学，思维是人脑的机能，概念、判断和推理是思维基本形式，逻辑学也是我们学习其他科学知识的工具，今天，我们就要拿起逻辑学这个工具来认识和探讨体育学科的几个问题。
第一个问题：关于体育概念、本质问题的探讨作为一名长期从事体育方面工作的工作者，在有的时候也会自问，体育到底怎样定义，它的本质是什么？常被这个问题所左右，难以给一个统一确切的说法。
中国最早并没有“体育”这个词，古代西方国家也没有“体育”这一概念，历史上与体育有关的而使用的词有“养生”“导引”、“武术”、“体操”、“竞技”、“训练”等词汇，直到18世纪（1760年），在法国的报纸上首次出现“体育—PhysicalEducation”这个词，其意义即是身体教育的过程。直到1887年，“体育”一词大量被人们应用，“体育”一词19世纪末引进至中国，1901年，首次在报刊上出现，直至“五四”运动后，才在我国被广泛正式应用。发展到今，“体育”一词从内涵到外延都丰富了很多内容。那么当今世界，究竟该怎样去理解体育呢？
从体育的概念上理解，体育有广义和狭义之分，其本质就有三条：
1、以身体练习为主要手段；2、增强体质；3、提高运动技术水平。
狭义体育就是体育教育，具有育体、育智和竞技的功能，是教育的一个重要组成部分，从属于教育。它可以分为：学校体育、竞技体育、康乐体育。广义体育又称模糊体育，泛体育，大体育，是指在人类社会发展中，根据生产和生活的需要，遵循人体生长发育规律，以身体练习为基本手段，达到增强体质，提高运动技术水平，丰富社会文化生活等的一种有目的、有意识的社会活动，它是社会文化教育的组成部分，受一定社会的政治和经济的制约，为一定社会的政治、经济服务。
第二个问题：关于健康概念、本质问题的探讨马克思认为健康是人的第一权利，世界卫生组织曾指出：健康是基本人权。“健康第一”是体育指导思想。体育与健康有着无法分割的关系，那么何谓健康呢？从古至今，人们对其有不同的解释，以往由于受到传统观念和世俗文化的影响，往往将健康单纯理解为“无病”、“无残”、“无伤”。早在古希腊时代，医生就相信健康是身体的完全平衡。我国《辞海》中将健康定义为：“人体各器官系统发育良好，功能正常，体育健壮，精力充沛，并且具有劳动效能的状态，通常用人体测量，体格检查和各种生理指标来测量”。在美国也有类似的叙述，健康专家贝克尔认为：“健康是一个有机体或有机体的部分，处于一个安宁状态，它的特征是机体有正常的功能以及没有疾病”。《黄帝内经》上讲：所谓健康，体壮曰“健”，心怡曰“康”。
世界卫生组织（1978年9月）对健康提出了一个明确和全面的定义：“健康是指在身体、心理和社会各方面都完美的状态，而不仅是没有疾病和虚弱”，从而使对健康的评价不仅基于医学生物学的范畴，而且扩大到心理和社会学的领域，由此可见，一个人只须身体和心理上保持健康的状态，并具有良好的社会适应能力，才算得上真正的健康。而实际上，大多数人都不同程度的处于既没有疾病又不完全健康的状态，现在医学称之为“第三状态”或“亚健康状态”，这一状态是健康与疾病的交接地带。
概括地讲，健康诸因素之间的关系，实际上是生理与心理的关系。
生理健康与心理健康是相互影响的，生理健康是心理健康的基础，心理健康有助于生理健康，只有这两个方面保持和谐统一，才能真正达到健康的状态。
第三个问题：关于体育学科的划分与归属问题的探讨体育学科究竟属于哪个科学门类一度成为体育理论研究的热点。有人认为体育学科属于自然科学，有人认为体育学科应归属于教育科学，也有人认为体育学科属于综合科学，还有的人认为体育学科属于技术科学或人体科学。
随着我国体育事业的飞速发展，体育学科的归属问题越来越受到国家有关部门的重视，按照全国哲学社会科学规划办公室的学科设置，1996年，国家技术监督局在最新编制的最具有权威性的国家标准GB/T13745—92《学科分类与代码》中，正式把体育学列为人文社会学类一级学科（一级学科包括哲学、政治学、社会学、法学、中国历史、考古学、宗教学、中国文学、语言学、图书馆情报文献学、体育科学、人口学、教育学等24个学科）。1997年国务院学位委员会颁布的授予博士、硕士学位和培养研究生学科专业目录中，将一级学科体育学分为四个二级学科：
1、运动人体科学；2、体育教育训练学；3、人文社会体育；4、民族传统体育。
国际体育科学和教育理事会提出19门体育学科：
