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導語：在生物力學的研究方法的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領您探索更多的創(chuàng)作可能。
關鍵詞 數(shù)學方法 生物學教學 研究性學習 總結 應用
中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B
生物學是一門實踐性強的學科，許多生物學知識的陳述與表達均要求具有較強的科學性與哲理性。除了運用生物學術語外，有時還必須用到相關學科的知識與方法，如：哲學思想、理化知識和數(shù)學方法等。下面就數(shù)學方法在生物研究性學結中的應用，淺說幾例。
1 取樣調查法在生物研究性學結中的應用
研究實例1：表1是孟壩中學高二（9）班學生針對“鎮(zhèn)原縣農(nóng)田油菜種群密度的調查”課題，采用五點取樣法調查的原始記錄數(shù)據(jù)。
方法運用：針對上述數(shù)據(jù)，教師在總結時，采用數(shù)學的取樣調查統(tǒng)計法，先求每個小組調查的油菜種群密度，再求三類不同地形油菜的平均種群密度，依據(jù)數(shù)值比較得出結論。
結果呈現(xiàn)：通過統(tǒng)計的數(shù)據(jù)比較分析（表2），學生很容易得出結論。這種直觀且科學地呈現(xiàn)，不僅使學生知道了不同地形的種群密度不同，而且明確了合理密植的重要性，同時也對油菜當年的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益進行了較科學的預測，增強了調查研究的深刻性、實踐性和創(chuàng)新性。
遷移點撥：取樣調查法常在野生植物種群密度調查、土壤小動物豐富度的研究、微生物培養(yǎng)與生長等生物研究性學習探討方面有廣泛應用。
2 坐標作圖法在生物研究性學結中的應用
研究實例2：我校部分師生幾年前組織的“鄉(xiāng)村杏林帶擴展的調查分析”研究課題的有關數(shù)據(jù)：調查活動涉及8鄉(xiāng)鎮(zhèn)163個自然村，杏林面積10 350畝，村均63.5畝，其原始數(shù)據(jù)匯總見表3。
方法運用：依據(jù)有關調查項目和范圍，筆者擬采用數(shù)據(jù)與時間的關系，建立坐標系，以坐標作圖法來直觀的表示杏林帶面積、占耕地比例、年均增長率、年均經(jīng)濟效益隨時間發(fā)展所呈現(xiàn)的變化趨勢，更易得出合理的結論。
結果呈現(xiàn)：過去基于部分調查者的數(shù)學基礎，采用表格對比，文字描述，也得出了合理的結論與預測。如今用坐標中的柱形圖表示（圖1），形象、直觀、創(chuàng)新，一目了然。也可以用坐標中的折線圖、條形圖來表示。
遷移點撥：坐標作圖法適用于探究光照、水分、溫度、植物激素及類似物等因素對植物光合作用、呼吸作用、生根、生長、開花的生理活動的影響課題的總結與分析，也在研究動物、微生物活動規(guī)律及其他生活實踐活動方面有著極廣泛的應用。
3 比例分割法在生物研究性學結中的應用
研究實例3：我校高二⑨班學生近期開展“鄉(xiāng)村養(yǎng)老及保健實況的調查分析”課題，對孟壩鎮(zhèn)城區(qū)65歲及65歲以上老人的調查，部分項目數(shù)據(jù)匯總見表4。
方法運用：在該項調查結束總結時，需要先歸類分析求比例，多次用到分割法，使多項信息通過數(shù)據(jù)劃歸統(tǒng)一。
結果呈現(xiàn)：在上述的調查項目中，如歸類對養(yǎng)老方式、2011年至現(xiàn)在的養(yǎng)老保險金實行的幸福感等分析結果見圖2。這種的分割圖示呈現(xiàn)，使有關信息統(tǒng)一化，數(shù)據(jù)理性化，使結論更細化，更準確，哲理性增強。
【關鍵詞】體育教學； 運動生物力學； 積極作用
1 前言
在體育教學中，為了提高體育教學成果，應加深對運動生物力學的研究，積極利用運動生物力學，提高體育教學質量，促進體育教學發(fā)展，為體育教學提供有力的支持。基于這一認識，我們應對運動生物力學引起足夠的重視，應結合體育教學實際，發(fā)揮運動生物力學的積極作用，推動體育教學的全面發(fā)展，滿足體育教學發(fā)展需要。為此，我們應對運動生物力學發(fā)展歷程、開展運動生物力學研究的作用及運動生物力學在體育教學中的作用進行深入研究，提高研究質量，保證了體育教學的開展效果。
2 運動生物力學發(fā)展概述
運動生物力學研究是以體育動作為核心， 運用人體解剖學、人體生理學、力學的理論與方法， 研究人體運動器系的生物力學特性和人體運動動作規(guī)律， 并根據(jù)影響人體運動的內部和外部條件尋求人體運動技術的合理性和更佳化， 以及訓練手段的有效性， 為發(fā)展運動能力提供理論依據(jù)。近幾十年來， 國際運動生物力學發(fā)展較快， 新材料和計算機的運用使生物力學的測試手段向自動化、準確化和快速化的方向迅速發(fā)展。學科間加強了滲透和協(xié)作， 使生物力學的知識體系更加完善。在人體結構的研究、測試方法和手段、測試數(shù)據(jù)處理的速度與準確度、研究的深度與廣度等方面都具有較大程度的提高。例如在圖像采集與分析技術由于近期的不斷突破， 已經(jīng)逐步趨于完善， 這為運動生物力學走向體育實踐， 實現(xiàn)運動訓練的可視化和快速反饋作好了準備。美國科羅拉多州奧林匹克中心生物力學實驗室為美國國家田徑隊進行現(xiàn)場圖像采集與圖像分析， 幫助運動員增強運動本體感受并改進技術， 效果良好。我國自年成立運動生物力學分會至今， 科研活動已經(jīng)開展了余年并取得了一定的成績。
3 運動生物力學研究的作用分析
從目前運動生物力學的研究情況來看，開展運動生物力學研究是十分必要的，運動生物力學研究的作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
3.1 運動生物力學研究對明確運動原理有著重要作用
從運動生物力學的研究內容來看，運動生物力學對運動原理進行了深入研究，提高了運動原理的研究效果，促進了運動原理取得積極效果。所以，運動生物力學研究對明確運動原理具有重要作用，我們應積極推動運用生物力學研究全面深入開展，滿足體育研究的實際需要。
3.2 運動生物力學研究推動了運動學本質的研究
運動生物力學研究對運動規(guī)律和運動學本質進行了探討，可以作為運動學本質的典型研究手段。為此，我們要對運動生物力學的作用有足夠的重視，應正確理解運動生物力學研究的作用，推動運動學本質的研究不斷向前發(fā)展，使運動學本質研究取得積極效果，促進運動生物力學研究達到預期目標。
3.3 運動生物力學研究提高了運動學的整體研究質量
從目前運動生物力學的研究來看，運動生物力學的研究對運動學研究具有重要的推動作用，能夠保證運動學的研究取得積極效果，能夠對運動學研究起到積極的促進作用。所以，我們應認識到運動生物力學的研究作用，積極開展運動生物力學的研究，提高運動學的整體研究質量。
4 體育教學中運動生物力學的積極作用分析
從運動生物力學的研究來看，運動生物力學在體育教學中得到了重要應用，體育教學中運動生物力學的積極作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
4.1 運動生物力學對提高體育教學質量起到了積極作用
由于運動生物力學的研究內容具有一定的實際意義，因此運動生物力學研究未來體育教學的開展提供了有力的支持，保證了體育教學開展的整體效果，充分滿足了體育教學發(fā)展需要。為此，我們要認識到運動生物力學對提高體育教學質量起到的積極作用，推動運動生物力學研究的深入開展。
4.2 運動生物力學對促進體育教學發(fā)展起到了積極作用
應用了運動生物力學，體育教學在深度、廣度和專業(yè)性方面有了較大的提升，對體育教學發(fā)產(chǎn)生了積極的促進作用，保證了體育教學的整體質量，提升了體育教學的整體水平。所以，我們應對運動生物力學的促進作用有足夠的重視，應采取必要手段，提高運動生物力學研究水平。
4.3 運動生物力學對改變體育教學發(fā)展模式具有重要作用
在體育教學中開展運動生物力學以后，體育教學在內容和方法上發(fā)生了改變，體育教學發(fā)展模式發(fā)生了變化，體育教學發(fā)展整體效果更理想。所以，我們應對運動生物力學的作用有足夠的認識，積極推動運動生物力學研究的開展，保證體育教學發(fā)展取得積極效果。
5 結論
通過本文的分析可知，在體育教學中，運動生物力學在研究內容和研究方法上對體育教學產(chǎn)生了積極的促進作用，保證了體育教學取得積極成果，推動了體育教學的全面發(fā)展，滿足了體育教學的實際需求。所以，我們應認識到運動生物力學在體育教學中的作用，促進體育教學的發(fā)展。
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【關鍵詞】運動生物力學 表面肌電 難度動作
中華武術歷史悠久，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，武術套路也在向世界推廣的潮流中不斷的前進，現(xiàn)如今已逐步發(fā)展成為了以現(xiàn)代體育科學為理論指導，以西方競技體育模式為運動方式的現(xiàn)代競技體育項目。在跨學科研究以成為常態(tài)的新的背景下，近年來涌現(xiàn)出了很多有關運動生物力學在武術套路中的研究與應用的文章。其中的很多文章多采用運動學的方法對武術套路運動員作運動學的數(shù)據(jù)測量與分析并得出相應的結論。然而通過表面肌電對武術套路難度動作進行分析和研究的文章卻不多。如何更好地運用表面肌電技術研究武術難度動作，已成為一個新的研究熱點方向。
1.有關運動生物力學的研究內容與方法
運動生物力學是一門邊緣學科，同時也是一門應用性很強的學科。運動生物力學分析不僅在人體運動實踐中起著重要作用，它還是運動員和教練員做為教學和訓練指導的有力工具。近年來它的發(fā)展十分迅速。國內的許多理工類、醫(yī)學類和體育院校都獨立開設了這門課程，有些院校還開設了相應的專業(yè)，國內一些學者同時出版了許多相應的教材和專著，在該學科上取得一些居國內外先進水平的成果。對人體與物體的運動分析是運動生物力學的重要研究內容，其中對運動位移軌跡的分析是描述運動的重要方面。
運動生物力學主要通過它的分析應用系統(tǒng)進行研究。并運用運動圖像分析法、三維測力臺法、步態(tài)分析法、肌電分析等研究方法對所要研究內容作出測數(shù)與分析。第23屆國際運動生物力學年會報告上發(fā)現(xiàn)國際生物力學應用技術研究和競技體育研究仍占主流，研究方法不斷得到突破，三維攝像和肌電實現(xiàn)同步測量。各高校還相繼研發(fā)出新的測試儀器和研究系統(tǒng)，這使得運動生物力學研究不斷向前發(fā)展。
2.運動生物力學在武術難度動作中的研究
在武術套路中指定難度動作分為A、B、C三個難度等級，武術比賽中指定難度動作因其難度大、扣分重、不易完成使其逐漸成為整個套路的核心。提高指定難度動作的訓練質量對提高運動成績至關重要。
2.1 運動生物力學在武術難度動作中的研究過程
通過運動生物力學研究長拳難度動作，一般先把難度動作進行階段劃分，以旋風腳動作為例：旋風腳可以劃分為助跑、起跳、空中擊響及轉體、落地等四個階段，之后用高速攝像機拍攝或用肌電測試儀進行實驗測量，或者兩者同時進行，實驗結束后，用三維影像分析系統(tǒng)和肌電數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對所得數(shù)據(jù)進行處理。最后利用QToolS軟件和Excel軟件對獲得的數(shù)據(jù)指標進行計算和統(tǒng)計，從而得出想要的結論。
2.2運動生物力學在武術難度動作中的研究發(fā)展趨勢
通過運動生物力學對武術難度進行研究經(jīng)歷了運動學、動力學、以及多角度分析等三個階段。
運動學分析階段主要是通過攝像得出有關難度動作在旋轉角度、各關節(jié)夾角、以及動作擺動幅度等相關數(shù)據(jù)并進行分析，這在一定程度上可以對動作進行分析，但不夠全面。動力學階段主要是對武術難度動作進行運動學肌電兩方面或多方面測量，不僅從單一運動的角度，更從運動與肌肉發(fā)力等多角度進行綜合考慮，使研究成果更有價值。多角度分析階段已不僅僅是再對武術難度動作進行測量分析，將對動作從技術本身從發(fā)結合攝像肌電等手段，在運動生理學和運動解剖學等多學科的支持下再對難度動作進行研究，使得研究成果更具說服力。
3.運用表面肌電技術研究武術難度動作
運用表面肌電技術對武術難度動作進行研究，主要是通過使用肌電測試儀對做難度動作的運動員進行肌電測量，獲得數(shù)據(jù)以后在對數(shù)據(jù)進行處理，其中比較重要的數(shù)據(jù)指標有積分肌電，它是計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難度動作所做的貢獻。還有就是放電的時序，即做武術難度動做過程中各個肌肉的放電順序，我們可以通過這些方面了解各肌肉在做動作中協(xié)調工作的情況，從而實現(xiàn)研究目的。在運用表面肌電技術對武術難度動作進行研究中，時程也是非常重要的，它反映了各肌肉放電所持續(xù)的時間，使得我們在研究武術難度動作和安排相關肌肉訓練上能得到很多借鑒。運用表面肌電技術研究武術難度動作已成為武術套路難度動作研究的新方向。
4.小結
關于運動生物力學在武術套路中難度動作的研究的文章有很多，通過閱讀和整理相關資料，可以把這些所研究文章大致分為以下三個方面。
1.對某一難度動作或組合難度動作的運動學分析，即主要運用三維攝像手段進行拍攝，再運用相關運動分析系統(tǒng)對所拍攝圖像進行解析。
2.對某一武術套路難度動作的表面肌電分析。
3.運動生物力學在武術中應用的綜述類文章。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套路中的難度動作將會成為未來很好的一個研究方向。
【參考文獻】
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【摘要】目的：分析總結在骨科患者翻身護理中應用生物力學的方法及效果。方法：選取骨科120例無法自行翻身患者為研究對象，隨機分為兩組，對照組給予常規(guī)翻身護理，觀察組采用生物力學翻身，觀察比較兩組的一般資料、翻身方法對壓瘡發(fā)生率的影響及患者的滿意度情況。結果：觀察組和對照組在壓瘡發(fā)生率、患者對護理的滿意度調查及難以翻身比例差異有統(tǒng)計學意義（P
【關鍵詞】生物力學；骨科；翻身；護理
骨科患者護理工作中，特別是脊柱及下肢骨折患者的護理，不但影響患者的壓瘡等并發(fā)癥的發(fā)生，同時翻身技巧不當易導致護理工作吃力、患者疼痛，引發(fā)醫(yī)患糾紛，并嚴重影響患者對護理工作的滿意度[1]。結合生物力學在護理工作中的應用針對骨科患者自主翻身困難患者的護理有著重要的臨床價值。本文總結分析了我院近年來在骨科患者翻身護理中應用生物力學的方法及效果，現(xiàn)報道如下。
1 資料和方法
1.1 一般資料：選取我院2008年3月~2010年12月的120例無法自行翻身患者為研究對象，其中男性71人，女性49人，年齡在21~79歲，平均年齡（45.3±7.9）歲。脊柱疾病25人，四肢骨折57例，關節(jié)損傷24人，嚴重軟組織損傷10人，多發(fā)骨折4人。保守治療24例，手術治療96例，住院時間14~59天，平均住院天數(shù)（21.2±5.4）天。隨機分為兩組，觀察組和對照組各60例，兩組在性別比、年齡、病因、住院時間差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），具有可比性。
1.2生物力學翻身方法：對照組采用傳統(tǒng)翻身護理，翻身中如遇困難可與另一名護理人員相協(xié)作翻身。觀察組給予利用生物力學方法的翻身護理，即翻身前先將病床升到護理人員髖關節(jié)的高度，便于操作省力，且避免病床過高導致的雙臂上提困難或者過低導致的腰部用力困難，協(xié)助病人平臥后，護理人員站立于病人轉向側，將病人遠側腿屈曲置放于近側的腿上，遠側手臂放于病人胸前，護理人員兩腳前后分開站立，并將重心放在前腳上，利用雙手分別扶在病人的遠側肩部和髖部，前腿向后腿移，使自身的體重力作用于病人的翻轉?；颊呒绫巢考镑疚膊?、膝下各放一小枕，足跟處也放一小水枕，以增加患者的受壓面積，使病人的身體處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)，不易傾倒，以提高病人的舒適和安全感；翻回正臥位時先將病人近側腿放平，然后患者近身邊手放平，擺正病人頭部，護理人員輕輕按動病人髖部和肩部，使頭、肩、臀在一直線上。根據(jù)患者的病情不同，墊枕的放置也不相同，要結合生物力學維持脊柱生理曲線及關節(jié)功能位來指導擺放患者，并在患者康復期給予生物力學的腰肌功能鍛煉。對于有壓瘡傾向患者可給予醫(yī)用噴氣氣墊，翻身后迅速給予身下環(huán)境清理，保持患者身下干爽。
1.3觀察指標：觀察兩組壓瘡發(fā)生幾率，患者自述評判翻身中疼痛情況[2]：無痛：翻身過程中及翻身之后髖部無明顯疼痛；疼痛輕微：翻身過程中及翻身之后髖部有輕微疼痛，可忍受；疼痛明顯：翻身過程中及翻身之后髖部有明顯疼痛，需休息片刻可繼續(xù)翻身；疼痛劇烈：翻身過程中及翻身之后髖部有劇烈疼痛無法忍受。護理滿意度評價：滿意：翻身技巧熟練度高，無痛或疼痛輕微，態(tài)度良好，維持舒適；基本滿意：翻身技巧熟練度較高，疼痛輕微或尚可承受，態(tài)度良好，可保持維持狀態(tài)；翻身技巧熟練度差，有劇烈疼痛，態(tài)度尚可或稍差，無法長時間維持。翻身護理困難度：困難：兩人或兩人以上護理人員協(xié)助翻身，翻身中患者疼痛劇烈或明顯，需不斷休息；吃力：一名護理人員可完成翻身，但翻身中出現(xiàn)患者疼痛明顯，需休息后二次翻身；輕松：一名護理人員即可輕松翻身，翻身過程中及翻身之后髖部無痛或疼痛輕微。
1.4統(tǒng)計學方法：數(shù)據(jù)均用SPSS17.0統(tǒng)計分析軟件包進行處理。計量數(shù)據(jù)以±s表示， 采用t檢驗，計數(shù)數(shù)據(jù)采用χ2檢驗。且P
2結果
2.1壓瘡發(fā)生率：觀察組住院期間發(fā)生壓瘡0例，對照組住院期間發(fā)生壓瘡6例（10.0%），兩組在壓瘡發(fā)生幾率差異有統(tǒng)計學意義（χ2=3.984，P
2.2滿意度情況：兩組患者疼痛情況及護理中翻身難易度情況比較見表1、2，由此可見觀察組無痛率較對照組要高（χ2=4.659，P
3 討論
骨科患者特別是脊柱及下肢骨折患者中長期臥床、難以自行翻身患者較多，傳統(tǒng)護理需要護理人員有較強的力量支持或兩人配合翻身，不但費時費力，一旦配合不好，則容易導致患者疼痛劇烈，甚至再發(fā)生發(fā)生骨折、脫位，導致醫(yī)患糾紛發(fā)生。而護理人員多為女性，其體力較難承擔傳統(tǒng)的硬性翻身護理方法，常須兩人配合完成，即便這樣依然感覺身心疲勞，這已成為考驗骨科護理人員體力與耐心的問題。近些年來對于生物力學應用于護理中的應用情況[3]可以看出，在患者翻身護理中擁有生物力能夠有效的減少護理人員的能量消耗，減少體力勞動付出，緩解了骨科護理人員的身心疲憊，提高護理工作的效率[4]。
生物力學中認為機體運動多為骨骼肌牽拉骨骼的杠桿原理，以關節(jié)為支點和樞軸[5,6]。骨科護理翻身中應用生物力學原理，既可以節(jié)省護理人員的力量輸出，又能簡單而又便捷的實現(xiàn)無痛翻身，有效地減少了骶尾部的受壓，減少了翻身中組織與床面的硬性摩擦，因而壓瘡發(fā)生幾率有了明顯的降低。同時將病床升至合適位置能夠增加護理人員雙臂的正常發(fā)力，翻身護理僅一人即可完成，大大減少了護理中的人力資源消耗[7]。翻身之后護理人員給予患者身下的污物及潮濕環(huán)境快速清除，長時間處于緊張狀態(tài)的肌肉也得到了休息，患者舒適度明顯增高，配合康復期生物力學的功能鍛煉，可以有效減少壓瘡等并發(fā)癥的發(fā)生[8]。
綜上所述，本文通過分析總結我院近年來在骨科患者翻身護理中應用生物力學的方法及效果，可以看出，骨科患者中長期臥床，難以自行翻身患者較多，采用生物力學翻身護理不僅能夠便于護理人員輕松幫助患者翻身，還能增加患者的舒適度，減少壓瘡的發(fā)生，為骨科護理中值得推廣使用的翻身方法。
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摘 要 肌肉的主動收縮和舒張控制之下動物會產(chǎn)生各種不同的運動形態(tài)，這屬于肌肉力矩的主動改變而肢體運動又會反作用于肌肉力矩。在不斷的進化中人類逐漸形成自身完善的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)負責自身運動的控制與協(xié)調。除了主動的肌肉力矩之外，接觸力矩、重力力矩以慣性力矩也會對肢體運動的具體方式和表現(xiàn)產(chǎn)生影響，生物力學是研究人類運動控制機制的基礎，因而本文就生物力學在運動控制與協(xié)調研究中的作用進行了分析。
關鍵詞 生物力學 運動 控制協(xié)調 應用
人體運動需要在多個部分的共同協(xié)調配合下完成，而單純運動學角度只針對物體的運動效果以及其他外作用力的影響進行研究，無法對人體肢體運動控制和協(xié)調的具體機制作出判斷。生物力學從關節(jié)力矩的角度并結合運動動力學方法可以對肢體運動的產(chǎn)生方式和作用機制進行科學合理的分析，推動人體運動控制機制理論研究的發(fā)展。
一、生物力學與運動控制的關系分析
肌肉的收縮是人類肢體運動最直接的動力，人體神經(jīng)系統(tǒng)可以對不同部位的新陳代謝速率和能量釋放方式進行調整，從而起到控制骨骼肌腱可控張力的效果，肌腱又將動力傳給關節(jié)、韌帶以及骨骼等，最終實現(xiàn)對各個運動單位的控制。神經(jīng)肌肉骨骼系統(tǒng)包括肌肉運動單位與神經(jīng)元之間的突觸連接、運動單位疊加與肌腱上的合力、肌肉骨骼系統(tǒng)的整合以及關節(jié)力矩整合協(xié)作四個層次。人體的骨骼、肌肉結構都十分復雜，因而神經(jīng)中樞系統(tǒng)很難直接對每個運動單位進行控制，目前猜測中樞神經(jīng)系統(tǒng)對運動目標協(xié)作實現(xiàn)方式或者是關節(jié)水平運動方式進行控制，再由該環(huán)節(jié)傳達至各個運動單元。
二、運動控制的生物力學研究技術
（一）生物傳感器技術
目前生物傳感器技術在科學研究中的應用已經(jīng)較為廣泛，包括力量、肌電圖、加速度以及位移傳感器等等，這些技術相關專業(yè)的教科書以及很多文獻中都有涉及到。隨著研究的深入和技術的發(fā)展三維陀螺儀運動測量技術應運而生，在生物力學測量中可以對物體的運動速度、不同時間點的方位、角度等數(shù)據(jù)進行測量和記錄，因而可以應用于疾病診斷和治療康復中，該技術在醫(yī)療領域的應用也日益廣泛。
（二）生物力學建模與仿真
當人體運動時除了肢體的外部狀態(tài)，肌肉狀態(tài)、關節(jié)連接處軟組織的形狀等也會發(fā)生一定的變化，而對這種形變進行觀察和研究的難度較大，因而可以將整個人體作為一個完整的運動系統(tǒng)并以此為基礎建立相應的人類肢體運動動力學研究方程，也可以將其稱為生物力學模型。研究方向以及研究切入點的不同都會對最終的模型構建產(chǎn)生影響，一般來說任意運動的計算機模擬或者仿真需要應用正向動力學知識和技術，而對肢體運動的外力因素進行測量時則需要應用逆向運動學。
（三）運動學影像技術
影像技術在生物力學研究領域的應用由來已久，隨著科技的進步和科研領域投入的提高，更多新型的運動學影像技術開始出現(xiàn)。高速熒光透視技術可以對人體運動狀態(tài)下的骨骼、關節(jié)的情況進行精確的分析，拍攝速度更快且由于無侵入性對人體的傷害也更小。將該技術應用于人體醫(yī)療中將大大提高骨科檢驗的準確性。即時超聲波成像技術可以將人體運動狀態(tài)下的肌肉、肌腱等的形態(tài)包括肌纖維排列、肌肉羽狀角的情況進行成像。
三、運動控制的生物力學原理
運動控制涉及的生物力學原理較多，本文就其中幾個較為重要的原理進行分析闡述。人們在做出某個動作之前，為了提高動作的完成效果，往往會先做一個跟目標動作方向相反的動作，例如扣籃時先將手臂抬高，一方面下扣動作的幅度更大，另一方面肌肉的彈力也會有所增大，下扣的力量隨之提高，這就是反向動作最佳起始力原理的典型表現(xiàn)。人體神經(jīng)肌肉系統(tǒng)功能的完善性，以及個體肌肉力量和爆發(fā)力量對于體育競賽成績有著重要的影響，在某些體育活動中，人們?yōu)榱双@取運動速度的最大沖量會采取一些助力措施，例如對于跳遠運動員來說，他們在進行跳遠前都會有助跑，鐵餅投擲運動員在投擲鐵餅時，也會有身體的旋轉運動等等，以上各項體育運動都是通過延長加速度時間和距離來增加力的作用效果，這體現(xiàn)的是運動速度的最大沖量原理。物體之間的碰撞效果一般會受到以下兩方面因素的影響，即物體質量和速度這兩方面的影響，質量與速度的乘積稱之為動量，生物力學中有打擊碰撞動量保持原理，該原理在運動控制中的體現(xiàn)有：網(wǎng)球的擊球、拳擊等等，運動員為了提高碰撞效果在確保撞擊速度時還會提高撞擊的力度。因此，對于運動員來說，一定要掌握運動控制的生物力學原理，進而將其在際運動中得到充分運用，這對提高運動員成績來說起著非常重要的作用。
四、結束語
綜上所述，生物力學的應用可以在對關節(jié)力矩和分量進行分析的基礎上研究神經(jīng)肌肉系統(tǒng)對肌肉收縮力矩的調節(jié)模式，主動的肌肉力矩在神經(jīng)系統(tǒng)的控制之下對運動產(chǎn)生的被動力矩進行對抗，在平衡的狀態(tài)之下完成肢體運動動作要求，生物力學的應用大大降低了運動控制協(xié)調相關問題的理解難度。
參考文獻：
【摘要】 目的 探討腰椎人工髓核植入對鄰近節(jié)段腰椎穩(wěn)定性的生物力學影響。方法 新鮮小牛腰椎脊柱標本8具，分別制備成正常組、腰椎髓核摘除組、人工髓核植入組模型，自體對照，分別記錄髓核摘除后、人工髓核植入與正常組對腰椎鄰近節(jié)段的應變及應力改變，以此評估其對腰椎生物力學穩(wěn)定性的影響。 結果 單純髓核摘除術后病變節(jié)段上方相鄰節(jié)段椎體的應變明顯下降（P＜0.05）；人工髓核植入后其相應部位的應變與正常相比僅有數(shù)值上的增加，無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；髓核摘除后上位節(jié)段鄰椎的椎體、椎間盤的應力均有增加，髓核植入后其應力基本恢復正常?！〗Y論 人工髓核植入能有效維持上位相鄰腰椎椎間盤、椎體的正常應力以及應變水平，維持脊柱正常的生物力學，延緩上位鄰近椎體、椎間盤的退變。
【關鍵詞】 腰椎 人工髓核 鄰椎病 生物力學
【Abstract】 Objective To evaluate the biomechanical changes on the annuli fibrosis and vertibral body of the adjacent segments on the condition of PDN implantation. Methods To measture the variety of stress of 8 model made of fresh cow lumbar spine on three conditions:normal， nucleotomy， PDN implantation. Each group was measured under the loading of states of vertical compression ，flexion ，extention， and lateral bending. Results Afer nucleotomy the stress of the adjacent segments decreased significantly while it increased after implantation of PDN.The pressure of vertebral body and intervertibral disc increased after nucleotomy. Conclusions PDN implantation can correct the biomechanical disorders of spine after nucleotomy and decrease the degeneration of adjacent vertebre.
【Key Words】 Lumbar PDN Fixation of lumbar Biomechanics Faced joints
腰痛是腰脊柱疾患中最普遍的癥狀之一。而腰椎間盤源性疾病又是腰痛發(fā)生的主要原因。因此，臨床上常將腰痛綜合征與椎間盤病變聯(lián)系起來加以考慮。以往認為腰椎椎間盤髓核退行性變是腰椎間盤突出癥的核心病理基礎，腰椎椎間盤向后突出引起坐骨神經(jīng)痛。但目前也有影像學檢查證明無椎間盤突出的腰痛患者，總結為盤源性疼痛。雖然目前大部分學者認為腰椎間盤源性疾病的病因尚未完全明了，但有充分跡象表明，椎間盤在生化方面的改變以及脊柱在力學方面的過載均是不可忽視的因素［1］。近年來，對人工髓核置換術的研究不斷深入并逐漸應用于臨床，可是對于人工髓核在生物力學方面對脊柱穩(wěn)定性影響的基礎研究甚少，為此作者自2007年5至8月從生物力學角度分析研究人工髓核植入對鄰近節(jié)段脊柱穩(wěn)定性的影響，為臨床開展此類手術提供基礎理論依據(jù)。
1 材料和方法
1.1 標本來源與制作
本實驗應用標本為新鮮小牛腰椎標本8具。均屬隨機取樣，并排除病理標本，正側位攝X線片顯示正常，取實驗樣本后先仔細剔除肌肉，保留主要韌帶、小關節(jié)等結構完整，于自然位用雙層塑料袋密封放置于-40°冰柜內保存，測試前逐漸解凍。
標本置于實驗平臺上，上下用聚甲基丙烯酸甲脂骨水泥固定，以便于加載生理運動，提高測量精度。
標本分組：
將標本分為正常完整標本組（A組），椎間盤髓核摘除組（B組），人工髓核(PDN)植入組（C組），各2具，對照組2具，共計8具標本。
1.2 腰椎生物力學實驗模型建立與實施［2］
所有腰椎標本在標本制作、模擬、材料力學性質、幾何尺寸、手術制作、載荷等諸方面均保持一致，以提高檢測精度。腰椎標本的力學性質預先進行測量，其結果繪制成表。腰椎載荷以分級載荷加載0.100～500N，加載速率1.40mm/min，在準靜態(tài)下平穩(wěn)加載，加載方式為軸向壓、前屈、后伸、側屈4種方式，最后進行扭轉試驗。
腰椎的應變測量以應變式傳感器測量，應變范圍2500με±2%，靈敏度＜2με，位移測量采用（KG-101型）高精度數(shù)字顯示光柵位移傳感器，精度0.01%。
實驗方法：
所有實驗按照實驗應力分析要求進行精心制作，標本安裝于WE-5液壓萬能材料試驗機上，安裝所有測力、位移傳感器，所有引線接入YT-4數(shù)字應變儀上，上端使用加載盤與滾珠對準中心加載，每項試驗應予加載，去除脊柱的蠕變、松弛等時間效應影響，然后按4種腰椎生理運動方式等級加載，每次實驗30s內采集1次數(shù)據(jù)，重復加載測量，直至結束。
1.3 統(tǒng)計學處理
腰椎生物力學試驗數(shù)據(jù)先進行誤差分析，從而得到一個滿意的估值和置位區(qū)間，然后以線性回歸、方差分析，經(jīng)最小二乘法處理；使用軟件SPSS.10.0按數(shù)理統(tǒng)計加以檢驗，計算相關參數(shù)，T檢驗和精度分析，設置顯著性水平P＜0.05。
2 結果
2.1 腰椎人工髓核植入對鄰近節(jié)段椎體應變的影響
根據(jù)所有標本的應變測量，A組、B組、C組對上位腰椎椎體的應變結果，見表1所示。 表1 三組在各種狀態(tài)下上位腰椎椎間盤和椎體的應變變化情況
結果表明：
腰椎間盤髓核摘除后，對腰椎鄰近椎體的活動應變有很大影響，使椎體的應變活動能力下降，支承緩沖能力變差。正常時椎體的平均應變能力為482με，髓核摘除后，椎體下塌僅支撐在椎間盤外層纖維環(huán)上，應變能力為153με，下降了68%，統(tǒng)計學顯示具有顯著性差異（P＜0.05）。此時的支撐，大部分依靠下部結構。
當人工髓核植入后，腰椎椎體才完全恢復原來的支撐功能，此時它的應變?yōu)?19με，與正常腰椎相比僅相差7%（P＞0.05）。說明它已經(jīng)恢復至腰椎椎體本來的支撐作用，其植入能達到原有的解剖學力學結構。
2.2 腰椎人工髓核植入對鄰近節(jié)段椎體應力的影響
人工髓核植入鄰近節(jié)段是指鄰近的椎體以及椎間盤，對椎體本身的應力比椎間盤的應力為大，在承載能力上起著主要的作用。腰椎的椎體承載能力，人體記載的承載重量從上而下不斷增加，強度也不斷遞增的趨勢。正常生理載荷＜500N，腰椎椎體的平均應力強度是3.98MPa，如果將髓核摘除后，則它的承載能力轉移到椎體后部結構上。纖維環(huán)只能承受很小的應力與椎體相平衡，故鄰近節(jié)段椎體的應力僅為1.26MPa，與正常相比相差達68%，有顯著性差異，長期會引起應力集中并加速椎體過度受力而導致退變。
在髓核摘除后植入人工髓核，對鄰近節(jié)段椎體的縱向應力會恢復到接近正常水平，平均應力為4.09MPa，同正常相比僅有3%的差異（P＞0.05），達到原來的應力水平，說明髓核植入能對鄰近節(jié)段起到應力補償作用，是有效的方法。
2.3 腰椎人工髓核植入對鄰近節(jié)段椎間盤應變的影響
人工髓核植入對鄰近上節(jié)段椎間盤應變的影響結果見表1，從圖表中說明：當正常生理載荷500N作用下，鄰近節(jié)段的椎間盤的應變?yōu)?43με，與原來節(jié)段的椎間盤的應變991με相比，略為有所下降約5%（P＞0.05）左右，這是正常人椎體，椎間盤越向下節(jié)段應變不斷減少的規(guī)律相一致，說明測試結果符合人體椎骨解剖結構的力學規(guī)律性。當椎間盤中髓核摘除后，可看到鄰近椎間盤的應變增加，鄰近節(jié)段椎間盤代償作用明顯，從原943με變?yōu)?962με，增加52%，有顯著性差異(P＜0.05），應變的增加長期會引起鄰近節(jié)段椎間盤的退變。當人工髓核植入之后，鄰近節(jié)段椎間盤的應變會從摘除髓核后得到恢復，達到1014με［（比原來應變下降48%（P＜0.05）］，開始趨向并接近于正常椎間盤的應變943με(P＞0.05），可以說基本上達到了正常椎間盤的應變要求，說明人工髓核植入是有治療價值的。
2.4 腰椎人工髓核植入對鄰近節(jié)段椎間盤應力的影響
正常的標本椎間盤的應力平均為1.42MPa，而本身椎間盤的應力1.49MPa，兩者基本一致，僅相差5%左右，這是因為隨著節(jié)段的下移椎間盤的應力不斷變化的結果。椎間盤摘除后，對鄰近節(jié)段椎間盤的應力同樣會引起應力集中，平均為2.26MPa，比正常椎間盤的應力增加了37%，有顯著性差異（P＜0.05），如果長此以往，長期的應力集中必然會引起鄰近節(jié)段椎間盤的退變加劇。而在人工髓核植入后，其椎間盤的應力為1.52MPa，與正常相比僅差7%，無顯著性差異。
轉貼于 3 討論
從本離體動物標本力學實驗引證人體腰椎間盤突出后，椎間盤髓核摘除是現(xiàn)今被采用的手術治療方法。然而，近來研究表明大約＞50%患者最終將罹患上、下腰椎的諸多并發(fā)癥。另外，脊柱融合能夠有效地治療椎間盤源性疼痛，但會導致相鄰或遠處節(jié)段生物力學改變，進一步造成腰椎結構改變導致的疼痛。因此根據(jù)各種生物力學研究分析，假設如果能有類似椎間盤髓核的假體植入，替代人體椎間盤髓核的作用，將能有效減少由于單純髓核摘除以及脊柱融合所帶來的一系列疼痛等并發(fā)癥。分析以上結果，從腰椎的生物力學角度來說，人工髓核假體（PDN）植入可減輕退變性節(jié)段疼痛的癥狀，同時又能保留腰椎的運動緩沖功能，且不會加重鄰近椎體節(jié)段的生物力學負荷，可望替代脊柱融合術來達到治療下腰痛的目的［3］。
Schelegel［4］認為:脊柱的支撐、運動、保護功能決定了脊柱解剖結構具備足夠的穩(wěn)定性，特別是胸腰段在脊柱中擔負著承上啟下應力集中的作用。由于胸腰段脊柱的生理和生物學特征，使其成為最易發(fā)生損傷以及退行性變的部位。在腰椎間盤突出癥患者采取胸腰段內固定術后，下腰痛和脊柱活動范圍減小等并發(fā)癥的報道很多。自1988 年Lee［5］首先報道了一組腰椎融合術的患者，出現(xiàn)了鄰近節(jié)段的退變癥狀，其后，陸續(xù)有國內外學者報道脊柱融合術可造成鄰近節(jié)段的退行性變。Kumanlor等［6］也報道:可能因為鄰近節(jié)段的退變，出現(xiàn)相鄰節(jié)段的病理變化或不發(fā)生椎管狹窄和小關節(jié)肥大，甚至椎間盤嚴重退變導致繼發(fā)性滑移，而上方鄰近節(jié)段常比下方更易出現(xiàn)病變，加速退變現(xiàn)象更為嚴重。由此鄰近椎體病變這個概念逐步進入國內專家學者的思考范疇，也越來越被臨床骨科醫(yī)生所關注。
我國脊柱外科近幾十年來取得了很大的進展，由最初的單純髓核摘除術，逐漸根據(jù)不同的病情形成了腰椎內固定融合等一系列手術方法。但髓核單純摘除后脊柱生物力學穩(wěn)定性的改變導致鄰近椎體椎間盤退變的加速以及腰椎內固定融合后發(fā)生的腰部疼痛和由此引發(fā)的上位脊柱的退變尚未引起足夠的重視。國外長期的臨床隨訪證實了這一點［7，8］。而經(jīng)過大量文獻調查，國內關于這方面的臨床隨訪報道較少。為此，有關脊柱內固定對鄰近節(jié)段的影響、生物力學性質改變以及單純髓核摘除術對腰椎退變的研究具有重要意義。
以往腰椎間盤突出癥手術，常規(guī)僅摘除退變髓核，髓核摘除后，纖維環(huán)的完整性被破壞，椎間盤內壓驟減，導致纖維環(huán)張力降低而變得松弛，改變了腰椎節(jié)段的承重強度和延展性。作者的實驗也證實了這一點，同時由于髓核摘除，椎間高度下降，致使關節(jié)突承受非正常的壓力，也易導致小關節(jié)退變。同時，由于病變椎間盤的摘除，上位相鄰椎體、椎間盤的應變與應力也相應發(fā)生了改變，最終結果必將由于脊柱生物力學的改變而引起上位椎體退變。
人工髓核植入是一門新構思和新技術，相關實驗證實其優(yōu)點在于保留了椎間盤的功能，恢復了椎間高度，承擔椎間負荷，維持椎間盤穩(wěn)定，同時很好的維持了病變節(jié)段脊柱的生物力學穩(wěn)定性。既往眾多生物力學方面的研究也僅體現(xiàn)了脊柱的穩(wěn)定性等少數(shù)幾方面［9］，尚未見關于人工髓核植入對上位相鄰椎體及椎間盤應變改變方面的研究，而作者的實驗恰好補充了這方面的不足。
當然本實驗僅從生物力學角度出發(fā)評價髓核摘除、椎間融合及人工髓核手術對上位相鄰椎體、椎間盤的影響，但未考慮神經(jīng)肌肉等結構對腰椎穩(wěn)定的作用，雖然在相等條件下的自體對照從統(tǒng)計學上可忽略這一點。而且，體外模型實驗只能評價術后的早期狀況，難以評價其長遠效果，相對而言，仍存在較大的局限性，需在今后的基礎實驗與臨床隨訪中不斷驗證與完善。
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【關鍵詞】乒乓球；運動學；發(fā)展；高速攝影
一、前言
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，運動生物力學研究方法越來越多的應用在了競技體育上。它研究人體的各類動作技術，幫助建立動作技術的原理及模型，以助于指導教學與訓練。而運動學作為運動生物力學的主要組成部分，則廣泛的使用在了乒乓球技術動作的研究當中。
二、乒乓球技術動作的運動學研究發(fā)展現(xiàn)狀
吳煥群（1981）采用比較連續(xù)照片的方法，即人手工對連續(xù)相片上的關節(jié)點進行標記，再將同一關節(jié)點的軌跡用曲線描述出來的方法，較詳細地對郭躍華的弧圈球技術進行了全面的剖析，雖然運動學的特征量未給出，精確度不高，但這個研究應該是開創(chuàng)了運動生物力學方法在乒乓球運動研究中的先河。
許紹發(fā)等[1] （1987）用兩臺EPL高速攝影機以100格/s同頻同步對北京隊1名運動員的直拍反面、直拍正面擊球的技術動作（關節(jié)運動幅度、球拍傾角及最大球速）進行了拍攝，得出直拍反面擊球技術的可行性。
這項實驗結果為當時極具爭議性的話題“是否應該推廣直拍反面進攻”做出了明確量化的論證，為“直拍橫打”的普及與發(fā)展做出了重要貢獻。
西安體育學院董樹英[2] （1988）等采用加速度傳感器、高速攝影的方法，調查了四個省市發(fā)球較好的運動員，通過獲取高低拋發(fā)球的揮拍加速度、揮拍動作各時相的時值，定量比較得出高低拋發(fā)球的差異。
這是運動生物力學技術第一次使用在發(fā)球動作技術的研究上，為高拋球技術的推廣以及數(shù)十年的“長春”打下了堅實理論基礎。
張輝[3] （1995）采用三維高速錄像分析法，第一次對四名優(yōu)秀直拍快攻運動員的創(chuàng)新技術“直拍反面拉弧圈球”進行了運動學分析。
其中值得注意的是，實驗中的4名運動員均為健將級，其動作具有極大的學習價值。但4名運動員在反面拉過程中，各環(huán)節(jié)（肩、肘、腕、拍）達最大速度的時間順序卻有3種方式，并不符合鞭打動作中關節(jié)發(fā)力順序的要求。
柳天揚[4][5] （1995）對劉國梁、孔令輝等正手近臺攻打前沖弧圈球技術的運動學特征進行了分析與研究。第一次較完整地闡述了優(yōu)秀乒乓球選手正手近臺攻打前沖弧圈球技術的生物力學特點與規(guī)律。結果發(fā)現(xiàn)正手近臺反沖前沖弧圈球技術相對于純粹的前沖弧圈球技術本身（從下旋到前沖） 具有絕對的速度優(yōu)勢。
這一測量結果為攻打前沖弧圈球的技術動作進行了理論上的肯定。
陳潔等（2001） [6]對10名體校運動員的直拍四面攻技術的擊球速度、旋轉、力量作了實驗研究，并對其主要技術在比賽中的運用情況進行了統(tǒng)計和分析，以了解直拍四面攻技術的可行性及其特點。研究表明： 直拍四面攻可以用正手正、反面和反手正、反面的四個擊球進攻，各個面都具有各自不同的功能和作用，擊球速度、旋轉、力量以及主要技術在比賽綜合運用上沒有技術死角。
但不足的是，由于沒有相關的動力儀器設備測試，文章中所得正面、反面攻球力量大小是以飛行距離的長短比較進行的。嚴格來說，只有保證在球出手角度一致的情況下，才能做出準確的判斷。
黃誠 [7] （2004）采用MotionAnalysis系統(tǒng)對兩名上海體院運動員的直拍橫打和橫拍反手回擊弧圈球兩種技術動作進行了拍攝。結果顯示：直拍橫打和橫拍反手位回擊弧圈相比，直拍橫打技術各階段的揮拍速率都比橫拍的小，遠臺時比較明顯，近臺相差不大，直拍橫打技術比較適合在近臺、時回擊弧圈球。但為什么直拍橫打速率較小，文章并沒有進行深入的研究。
徐大鵬[8] （2005）在其《乒乓球直拍橫打四項技術上肢動作原理的運動學比較研究》一文中，通過對六名參加遼寧省冬訓的優(yōu)秀直拍運動員進行的三維攝影解析及其數(shù)據(jù)分析得出結論：直拍橫打技術符合人體關節(jié)活動順序性原理，符合人體鞭打動作的要求。
孟杰[9] （2005）采用三維錄像分析方法，比較了在比賽場上兩名優(yōu)秀運動的直拍橫打拉弧圈技術與橫拍反手弧圈技術的異同，并首次對技術動作的完成質量制定了運動學標準。
肖丹丹[10] （2006）《乒乓球正手快攻、弧圈球技術的生物力學研究及步法墊測試系統(tǒng)的研制與實驗》應用瑞典產(chǎn)QUALISYS-MCU500紅外遠射測試系統(tǒng)（6個鏡頭）對乒乓球運動員正手快攻、弧圈球技術進行測試。
文章的創(chuàng)新點在于，首次將運動學和動作力學兩種研究方法結合，對乒乓球技術動作的運動學特征、動力學特征進行了更加全面的測量。同時，自主研發(fā)的步法墊測試系統(tǒng)作為專門針對乒乓球的實驗儀器，將乒乓球技術動作的運動學研究發(fā)展推進一步。
向祖兵[11] （2009）運用ARIEL/APAS三維圖像解析系統(tǒng)對我國優(yōu)秀乒乓球運動員余世欽、朱文濤的反手臺內側擰技術動作進行了三維立體拍攝和解析獲得了技術動作過程相關運動學參數(shù)。
臺內側擰作為新出現(xiàn)的技術，自然引起了研究者的注意。這篇文章是首次將側擰技術的運動學參數(shù)測量出來。
徐括[12] （2010）運用紅外光點采集系統(tǒng)對王浩、馬琳直拍橫打中的拉下旋技術動作進行了拍攝和解析。
紅外光點采集系統(tǒng)是迄今最先進的人體運動捕獲系統(tǒng)，它具有自動識別標志功能，能快速、準確的捕獲人體關節(jié)點的運動軌跡。
崔先友（2013） [13]運用兩臺高速攝像機同時對削球運動員正手削弧圈球技術和正手前沖弧圈球技術動作進行錄制，采用愛里爾運動圖像解析系統(tǒng)進行后期的解析與制作，分析比較發(fā)現(xiàn)正手削高吊和前沖弧圈球技術的異同。這篇文章首次涉及了向下?lián)]拍的技術動作。
三、小結
從使用的儀器來看，從最初始的普通照相機，到普通精度的攝影機，再發(fā)展到如今的高精度的高速攝像測量系統(tǒng)。測試手段也從二維錄像轉入三維錄像，圖像解析手段也由人工逐點逐幀解析的方法發(fā)展至更準確快速的圖像自動識別（如：紅外遠射測試系統(tǒng)）。從研究的內容來看，主要集中在當時新出現(xiàn)的技術上，如：直拍橫打技術、弧圈技術、側擰技術等。
新技術的出現(xiàn)帶來的往往是新舊觀念的沖突，此時迫切需要一個科學可靠的數(shù)據(jù)來進行可行性論證及優(yōu)劣性的比較論證。運動學測試方法從定量的角度出發(fā)，以數(shù)據(jù)取代經(jīng)驗，為乒乓球新技術的發(fā)展研究做出了重要貢獻。
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關鍵詞：口腔正畸；微植體支抗技術；生物力學
牙頷面畸形作為牙科臨床治療中的一種常見口腔疾病，此疾病發(fā)病率高達70%[1]，而雙頜前突對患者日常生活更是形成非常嚴重的影響。隨著醫(yī)療技術的發(fā)展，口腔正畸方法在牙頷面畸形疾病臨床治療中得到廣泛的應用，此治療方法可通過各種矯治器形成的矯治力，對患者頷骨及牙周組織產(chǎn)生相應的作用，同時產(chǎn)生一系列生物力學及生物反應[2]，在最大程度上改善患者組織及器官，重新改建患者牙齒移動及頷骨定向動態(tài)，美觀性比較良好，確保高效的治療效果，改善患者預后情況。為了分析口腔正畸微植體支抗技術的生物力學，在2012 年12 月~2013 年12月，本科對收治的雙頜前突患者分為兩組，分別采取傳統(tǒng)治療方法與微植體支抗技術進行治療，效果顯著，現(xiàn)報道如下。
1資料與方法
1.1一般資料收集2012 年12 月~2013 年12月本科收治的76例雙頜前突患者臨床資料，根據(jù)不同的治療方法，將患者分為對照組與研究組，每組例數(shù)均為38例。研究組中男性患者21例，女患者17例，年齡在16～38歲，平均年齡為(30.34±3.09)歲。對照組中男性患者20例，女患者18例，年齡在19～35歲，平均年齡為(31.33±2.37)歲。
1.2方法對照組采取傳統(tǒng)口外弓加強支抗聯(lián)合橫腭桿進行治療，每側口外弓牽引力為200g，每日指導患者確保佩戴12h。研究組采取微植體支抗技術進行治療，在進行微植體種植前，用銅絲將患者需種植微植體牙齒分開，之后對進行種植微植體部位做一標記，并充分檢查患者牙根形態(tài)、位置及相臨牙齒的組織狀況；對于需植入種植體且被牙槽黏膜覆蓋的部位，做一3～5mm的縱切口同時，在患者膜齦結合部位方向實施微植體植入，使種植角度與骨面保持垂直水平，略微傾斜。在患者手術結束后，服用適量抗生素抗感染?；颊卟扇∥⒅搀w的長度為9mm、外徑為2mm、內徑為1.6mm。刃狀螺紋圓柱性純鈦螺釘?shù)穆菁y頂角為60°、螺距為0.3mm、深度為0.2mm。將微植體植入患者牙槽骨后，保持骨外留有3mm的空隙。醫(yī)護工作人員可通過種植體尺寸對其建模，合理網(wǎng)格劃分模型實施，精度為6。在單元格處理過程中，可采取三椎體十節(jié)點建模方法，以確保良好的精度。
1.3觀察指標[3]分析記錄兩組患者治療后上中切牙傾角差、上中切牙凸距差及磨牙位移情況等，并分析研究組患者生物力學。
1.4統(tǒng)計學處理方法本次研究資料均采用SPSS18.0統(tǒng)計學軟件處理，計量資料采用t檢驗，差異顯著性為P＜0.05。
2結果
2.1對比兩組患者治療效果研究組患者上中切牙傾角差、上中切牙凸距差及磨牙位移等指標明顯優(yōu)于對照組,差異顯著，具有統(tǒng)計學意義(P
2.2研究組生物力學分析研究組患者微植體的水平載荷力為200g，在90°傾斜角下實施應力及位移。界面頸部作為種植體應力集中的主要位置，可能會在皮質層內出現(xiàn)不同程度的衰減情況。隨著不斷增加傾斜角，種植體峰值將會逐漸減小，同時，植入角度的變化不會對種植移造成影響，位移非常小。在患者頸部和根尖區(qū)出現(xiàn)較大的位移，其中頸部位移變化較根尖區(qū)大，并且頸部同根尖區(qū)之間的位移呈現(xiàn)相反的方向，呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。
3討論
隨著人們對食物精細度的要求提高，口腔疾病保持逐年增長的趨勢，對患者的美觀性造成嚴重的影響，在最大程度上降低患者的生活質量。相關文獻表明[4]，牙周病、齲齒及牙頷面畸形等疾病發(fā)病率高達50%，口腔正畸疾病是指外界理化因子損害患者口腔，隨著侵入病原的日趨嚴重，造成牙頜面發(fā)育異常，最終引發(fā)全身性疾病。錯頜畸形、齲齒、牙周病是口腔三大常見病，錯頜畸形疾病嚴重干擾患者日常生活，主要是患者在兒童生長發(fā)育期間，受先天因素或者是后天因素等，導致牙齒、頜骨及顱面出現(xiàn)畸形現(xiàn)象。針對口腔畸形疾病的病理特點，應該為患者提供個體化、針對性的治療方法，以改善患者臨床癥狀。
傳統(tǒng)治療口腔正畸疾病的支抗預備方法為采用橫腭桿、口內組牙、口外弓及舌弓等，這些治療方法對畸形疾病沒有顯著效果，不能很好的對患者出現(xiàn)的頷面畸形進行較好的治療。口腔正畸的治療在于依據(jù)指定的距離及方向進行移動患者錯位的牙齒，保持患者支抗牙不動。微植體強支抗的根本前提是保持穩(wěn)定，其治療穩(wěn)定性得到醫(yī)學界的廣泛關注，但是此方法在臨床治療的失敗情況仍然存在，因此，為了確保微植體支抗的成功治療，必須合理選擇微植體型號，根據(jù)患者實際病情，進行個體化的手術設計，結合三維有限元法進行分析相應的生物力學[5]。在本研究中，微植體的種植角度及正畸力加載作為微植體穩(wěn)定性主要的影響因素，患者種植體向骨界面?zhèn)鲗r，患者骨皮質需要承受比較大的應力，骨皮質與種植體之間的接觸面積會隨著植入角度的減小而不斷增大，有利于提高種植體的穩(wěn)定性。但是，種植體的水平力矩會隨著種植體角度的減小而增大，從而增大種植體同骨面之間的承受應力，對種植體的穩(wěn)定性造成不同程度的影響。
隨著醫(yī)療技術的不斷創(chuàng)新發(fā)展，微植體支抗技術的應用越來越廣泛，此治療方法具有明顯的簡單性、方便性，穩(wěn)定性等，可有效糾正患者口腔畸形，提高治療有效率，提高患者生活質量。微植體支抗可在最大程度上使用拔牙間隙內收前牙，從而改善患者面型，可防止患者牙齒移動方向出現(xiàn)相反情況，不斷增加支抗，提高治療效果。通過以上研究表明，給予研究組實施微植體支抗技術進行治療，患者上中切牙傾角差、上中切牙凸距差及磨牙位移等指標明顯優(yōu)于對照組，差異顯著，具有統(tǒng)計學意義(P
綜上所述，微植體支抗技術應用于口腔正畸，利于改善患者口腔疾病臨床癥狀，緩解患者痛苦程度，提高治療效果，改善預后情況，提高患者生命質量等。
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關鍵詞：力學 力學性能 實踐 應用
中圖分類號：G42 ？ 文獻標識碼：A？？文章編號：1672-3791（2015）02（b）-0000-00
力學是物理學中最基礎最古老的一門學科，它的研究范圍包括從一般的物體的機械運動到天體的運動。小到基本粒子的碰撞、衰變、相互作用的軌跡，大到宇宙探測、航天、航空都屬于力學的問題。其應用的范圍包括最早的土木工程、橋梁道路、水利工程、航海造船、機械冶金方面的應用，到后來的航空航天、防災減災、環(huán)保能源、生物化工等領域。其應用范圍之廣，令人吃驚?；诖?，本文針對力學性能進行進一步深入的探究，并且介紹了有關力學能力的幾個實踐應用。
1 力學簡介
1.1 力學定義
力學是一門獨立性較強的基礎學科，其主要研究的便是力和能量以及它們與液體、固體以及氣體間的平衡、變形以及運動的關系。力學不僅僅是一門基礎性較強的學科，而且其也是一門技術性較強的學科，其包含有很多有關工程技術的理論基礎，并且在廣泛的實踐應用中不斷的壯大。力學在軍事工程以及土木工程方面都起著舉足輕重的作用。目前，工程學領域已經(jīng)擁有多個分支，而這各個分支當中很多重要的進展都十分依賴于力學有關的運動規(guī)律、強度以及剛度等等。力學與工程學之間的結合，促進了整個工程力學的形成與發(fā)展，現(xiàn)如今，不僅是歷史較為久遠的土木工程、水利工程、建筑工程等需要工程力學的貢獻，而且核技術工程以及航空航天工程等新興學科中工程力學也起著至關重要的作用。力學既是基礎學科又是技術學科的二重性使得其為溝通人類認識與改造自然方面均做出了重要貢獻。
1.2 力學的分類
力學大致可以分為靜力學、動力學以及運動學這三部分，其中靜力學所研究的是物體所受的力在平衡狀態(tài)或者是物體在靜止狀態(tài)下的問題；而動力學則討論的是物體在受力的作用下與物體運動之間的關系；運動學僅僅考慮物體是怎樣進行運動的，而對其與所受力之間的關系則不予討論。
根據(jù)研究對象的不同對力學進行分類，則可以分為固體力學、流體力學以及一般力學這三方面，其中流體不僅包括液體，而且還包括氣體，通常將固體力學和流體力學統(tǒng)稱為連續(xù)介質力學，一般采用連續(xù)介質的模型進行研究。而一般力學通常指的是以質點、剛體、質點系和剛體系為研究對象的力學，有時還會將抽象力學納入一般力學的范疇，一般力學不僅要研究離散系統(tǒng)的基本規(guī)律，還會研究一些與工程技術相關的新興學科的理論。固體力學、流體力學以及一般力學這三個力學分支在發(fā)展過程當中，會根據(jù)對象以及模型的不同出現(xiàn)了不同的研究領域和分支學科。其中材料力學、結構力學、彈塑性力學、斷裂力學等均屬于固體力學；而水力學、水動力學、氣體動力學、空氣動力學、滲流力學、多相流體力學等均屬于流體力學；而理論力學、分析力學、振動理論、剛體動力學、運動穩(wěn)定性、陀螺力學等均屬于一般力學。而各個學科在交叉融合的過程當中又產(chǎn)生了流變學、氣動彈性力學以及粘彈性力學等等。
力學在工程技術方面的實踐應用結果形成了工程力學以及應用力學的各個分支，例如巖石力學、土力學、爆炸力學、環(huán)境空氣動力等等。而力學在于其他基礎學科進行結合的同時也產(chǎn)生了一些交叉性的學科分支，例如與天文學相結合而形成的天體力學。
2 力學能力的潛在研發(fā)
2.1 材料的力學性能
材料在不同溫度、濕度以及介質條件下，在受到扭轉、彎曲或者交變應力的作用下，所表現(xiàn)出來的力學性能是不同的。
（1）脆性
脆性指的便是材料在受到外力作用下幾乎沒有發(fā)生塑性變形就遭受斷裂破壞的一種特性。材料的脆性與材料的韌性以及塑性是相反的。通常情況下，脆性材料是沒有屈服點的，但是其有斷裂強度以及極限強度，這兩者幾乎是一樣的，混凝土、鑄鐵以及陶瓷等均屬于脆性材料，脆性材料與其它工程材料相比，其在拉伸方面的性能較為脆弱，脆性材料一般情況下采用壓縮試驗來進行評定。
（2）塑性
塑性指的是材料在拉力或者沖擊力的作用下能穩(wěn)定地產(chǎn)生的永久變形而不被破壞其完整性能力。材料的塑性變形一般會發(fā)生在材料所承受的荷載超過其彈性極限之后，材料發(fā)生不可逆的形變。材料發(fā)生塑性形變之后，不能恢復到初始狀態(tài)，在這一情況下，材料會保留一部分或者是全部荷載時的變形。
（3）強度
材料在外荷載的作用下，用以抵抗塑性變形以及斷裂的能力。可以根據(jù)外力作用的性質進行分類，可以分為抗拉強度、屈服強度、抗壓強度以及抗彎強度等等，工程上經(jīng)常用到的是屈服強度以及抗拉強度，而這兩個強度一般可以通過拉伸試驗測得。強度是衡量材料承載能力的一個重要指標。
（4）彈性
材料的彈性一般指的是其在外力作用下從而發(fā)生的一系列形變，而當外力消除后能夠能夠恢復到原來的大小以及形狀的性質。在一定的限度之外，在外力消除之后材料并不能恢復原來形狀，則這一限度稱為彈性限度，同一物體的彈性限度是并不是固定不變的，它會隨著溫度的升高而有所減小。
2.2 力學性能的研究方法
力學研究的方法所遵循的基本法則便是理論聯(lián)系實際，然后再將其應用于實踐，應該根據(jù)對自然現(xiàn)象的觀察，尤其是對定量觀測的結果進行分析，從而總結出一系列經(jīng)驗以及數(shù)據(jù)，或者是為特定的目的從而設計的一系列科學實驗所測定的結果，從而得出量與量之間的定性以及數(shù)量的關系。這一過程便是模型建立的過程，質點、質點系、彈性體、剛體以及連續(xù)介質等均是不同的力學模型，在建立模型的基礎上可以根據(jù)已知的一些力學以及物理學的規(guī)律，結合合適的數(shù)學工具，對其進行理論上的演繹工作，從而得出新的結論。對于所得理論所建立的模型是否合理，則應該進行新一輪的觀測，并將其進行工程實踐或者進行科學的實驗進行論證，對于理論的演繹當中，為了使得理論能夠更具概括性以及實用性，經(jīng)常會采用諸如雷諾數(shù)、泊松比等無量綱的參數(shù)，而這些參數(shù)不僅能夠對物理本質進行很好的反應，而且由于其是單純的數(shù)字，所以不會受尺寸、工程性質以及實驗裝置等的牽制。現(xiàn)代的力學實驗設備，通常需要多工種、多學科間的協(xié)作，對物體力學能力的應用研究不僅需要更為細致、獨立的分工，而且還需要進行更為綜合以及全面的協(xié)作。
3 力學能力的實踐應用
3.1 力-熱-電-磁耦合效應
在固體力學當中，經(jīng)典的連續(xù)介質力學將可能會被突破，而一些新的力學模型以及力學體系，將會能夠概括某些對宏觀力學行為起敏感作用的細觀以及微觀方面的因素，以及關于這些因素方面的演化，從而使得一些復合材料的韌化、強化以及功能化能夠產(chǎn)生量的提升和質的飛躍。固體力學能夠將力、熱、電以及磁等效應進行融合，目前，機械力與熱、電以及磁等效應的相互轉化以及控制大都還局限于測量以及控制的元件之上，而這些效應的結合將會帶來更大的用途，近年來出現(xiàn)的微電子元器件，已經(jīng)十分迫切的要求對這類力、熱、電的耦合效應做更深入的研究，而以“Mechronics”為代表的微工藝、微控制以呈及微機械等方面的發(fā)展，會極大的推動對力、熱、電、磁耦合效應的研究。
3.2 航空航天方面的應用
流體力學的發(fā)展能夠推動航天飛機以及新一代的超聲速民航機的成功研制，目前，在對高溫空氣的有關熱動力學進行研究中，必須對原先的熱力學平衡的假定進行放棄，而且對超聲速流畢節(jié)層的控制、降噪以及減阻等也帶來了一些列新的問題。在流體力學的指導下，所取得的工程技術成就不勝枚舉，最突出的便有人類登月、在月球建立空間站、航天飛機等為代表的航天技術，以速度超過5倍聲速的軍用飛機、起飛重量超過300t、尺寸達到大半個足球場的民航機為代表的航天技術都是力學能力在航天航空方面的實踐應用。
3.3 一般力學
目前，關于一般力學的研究已經(jīng)開始進入了對生物體運動問題的研究，開始研究了人以及動物的行走以及奔跑當中所產(chǎn)生的一系列力學問題，而且有關這一方面的研究，已經(jīng)產(chǎn)生了一系列新的結果，對于這一方面的研究，不僅能夠對生物的進化方向產(chǎn)生一系列的理性認識，而且也可以為人類進一步提高某些機構以及機械性能方面的要求提供一些理論性的指導。其中在進行一般力學的研究時應該重視對固體的非平衡理論、塑性與強度的統(tǒng)計理論、原子乃至電子層次上子系統(tǒng)的動力理論，為了能夠更加深入的進行這些研究，應當充分利用與開發(fā)計算機模擬與現(xiàn)代宏觀、細觀以及微觀實驗與觀測技術。工科中的各項實踐也離不開力學，因此，在工科的基礎課當中，也開設了不同的力學課程，其中包括理論力學、材料力學、結構力學等等。
3.4 環(huán)境力學的興起
環(huán)境力學是將力學以及環(huán)境相互結合從而形成的一門新興交叉學科，主要是對自然環(huán)境當中的破壞、變形、遷移以及其所伴隨產(chǎn)生的一些列的物理、化學以及生物過程和導致的物質、能量運輸、動量對環(huán)境的演化規(guī)律以及對人類所生存環(huán)境所產(chǎn)生的影響進行描述。環(huán)境力學的發(fā)展不僅能夠深化人們對環(huán)境問題中的物理過程以及基本規(guī)律的認識，而且能夠在一定程度上促進環(huán)境問題的定量化研究?，F(xiàn)階段對環(huán)境力學的研究，不僅要對該學科發(fā)展的自身規(guī)律以及要求有一定的重視，在此基礎上，還應該與國家所需求的和工程實際進行緊密結合，能夠將理論研究、規(guī)律分析以及防治措施進行有機的結合。而關于中國的環(huán)境力學的研究則必須抓住一復雜介質流動和多過程耦合為基礎、沿海和西部這兩個經(jīng)濟發(fā)展地區(qū)、水環(huán)境、大氣環(huán)境、災害與安全，從而對重點發(fā)展領域進行確立，促進學科的多方面發(fā)展。對于環(huán)境力學的研究，能夠解決一些實際方面的問題，例如對于西部干旱、半干旱環(huán)境治理的動力學問題；重大環(huán)境災害發(fā)生的機理以及預報；以水或者是氣為載體的物質運輸過程等方面的研究。
3.5 生物力學的興起
目前，生物力學已經(jīng)有了很大的發(fā)展，生命科學以及包括力學在內的基礎以及工程科學交叉、融合已經(jīng)成為了當今生命科學研究的熱點，已經(jīng)為生物力學的發(fā)展提供了新的方向?，F(xiàn)代分子以及細胞生物學不僅提出了大量的新課題，而且?guī)砹撕芏嘈碌难芯抗ぞ?，推動了生物力學開始由著宏觀向微觀深入，而且開始強調了有關宏觀和微觀方面的融合?，F(xiàn)階段生物力學的發(fā)展特點可以歸納為內涵擴大、有機融合、微觀深入以及宏觀與微觀相結合，但是宏觀生物力學仍舊為當今主流。有關生物力學的實踐應用，更加促進了以解決與應用所相關的工程技術問題為目標的新的生物工程學的發(fā)展。在實踐應用方面，組織工程、藥物設計與輸運、血流動力學、骨、肌肉關節(jié)力學等已經(jīng)得到了臨床以及工業(yè)界的一致認同，已經(jīng)相繼解決了一系列關鍵技術方面的問題。
4 結論
力學作為基礎性與技術性相互結合的一門學科，隨著當今社會的快速發(fā)展，已經(jīng)在社會的各個領域當中得到了廣泛的應用。隨著工程學的越分越細，其各個分支當中的關鍵性的進展都十分依賴于力學當中有關的運動規(guī)律、強度以及剛度等理論知識。因此，我們應該在充分了解有關力學的定義以及分類的基礎上，對物體的力學性能進行深入的探究，充分了解其力學性能，并且能夠將其利用于社會的各個領域，而有關環(huán)境力學以及生物力學等新興學科的研究與應用，也是力學以后研究的重要方向。
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