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生物力學(xué)測試方法范文第1篇

摘要 根據(jù)籃球球運(yùn)動專項(xiàng)力學(xué)特點(diǎn)，結(jié)合運(yùn)動生物力學(xué)研究的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、以及籃球運(yùn)動教學(xué)發(fā)展的實(shí)際需求，對運(yùn)動生物力學(xué)在籃球運(yùn)動教學(xué)中應(yīng)用和發(fā)展趨勢進(jìn)行分析。希望運(yùn)動生物力學(xué)與籃球運(yùn)動的特點(diǎn)緊密結(jié)合，更好地為籃球教學(xué)提供幫助。

關(guān)鍵詞 運(yùn)動生物力學(xué) 籃球運(yùn)動 教學(xué) 應(yīng)用分析

近年來，籃球運(yùn)動受NBA和CBA的影響，很受學(xué)生的歡迎，大家都愿意參與這種集體帶有趣味的運(yùn)動?？稍诮虒W(xué)中可以看到一些學(xué)生由于身體的先天條件，動作做起來比較難受，不合理。怎樣幫助每個孩子都能掌握這門技術(shù)。我想通過運(yùn)動生物力學(xué)的原理去分析學(xué)生的特點(diǎn)，通過分析給他們制定不同的水準(zhǔn)，不能集體都按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這樣會使學(xué)生感到籃球運(yùn)動的艱難，我們降低難度就是要使不同的學(xué)生體驗(yàn)到成功的樂趣，因材施教使學(xué)生在快樂中學(xué)習(xí)。如何做到這些，我們就要借助于科技的力量和手段，更加全面地、深刻地認(rèn)識籃球運(yùn)動的規(guī)律。更好的在教學(xué)中利用為學(xué)生服務(wù)。

一、運(yùn)動生物力學(xué)在籃球運(yùn)動中的應(yīng)用領(lǐng)域分析

從運(yùn)動生物力學(xué)角度來看，籃球運(yùn)動要求人體上下肢的協(xié)調(diào)配合，很好的應(yīng)用人的手部動作去接球，做蹬地加速的動作，如何在這個過程中做到合理就必須了解學(xué)生的生理結(jié)構(gòu)，肌肉力量的相互作用。什么角度的運(yùn)動適合此階段性的學(xué)習(xí)。用多大力能滿足他們的可接受的力量范圍，針對不同的學(xué)生應(yīng)該采用不同的方法手段加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)，切不可讓學(xué)生做過多大于自己身體不能做的力量訓(xùn)練。幫助他們在自己合理的技術(shù)動作內(nèi)做到自己最適合的動作。對于動作的要求不可統(tǒng)一要求，要區(qū)別對待，這樣一方面可以鼓勵學(xué)生很好的練習(xí)；另一方面要使學(xué)生不斷進(jìn)取不至于傷害學(xué)生的自尊心。在場地器材方面要對學(xué)生認(rèn)真講解。使他們真正認(rèn)識到自己的力是如何傳導(dǎo)的，如何在正確的用力前提下做到做好的自己。

二、運(yùn)動生物力學(xué)研究方法在籃球運(yùn)動中的應(yīng)用分析

（一）運(yùn)動生物力學(xué)研究方法分類

按研究方法劃分，運(yùn)動生物力學(xué)應(yīng)用在籃球運(yùn)動中的研究大體可分為兩類：一是力學(xué)理論研究方法，二是實(shí)驗(yàn)研究方法。兩者相輔相成，相互統(tǒng)一，應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合，才能使運(yùn)動生物力學(xué)更好地在運(yùn)動實(shí)踐中應(yīng)用[1]。這就要求在實(shí)踐當(dāng)中很好的將二者緊密結(jié)合共同應(yīng)用到學(xué)科領(lǐng)域當(dāng)中。

（二）運(yùn)動生物力學(xué)的力學(xué)理論研究方法在籃球運(yùn)動項(xiàng)目中的應(yīng)用分析

該研究方法因?yàn)槭峭ㄟ^模擬手段對人體運(yùn)動仿真，一般包括五個步驟：1.確定運(yùn)動特征，建立目標(biāo)函數(shù)；2.選擇模型確定剛體的自由度；3.建立動力學(xué)模型；4.實(shí)測已知數(shù)據(jù)并求解；5.根據(jù)求解結(jié)果解釋運(yùn)動規(guī)律，這一步驟是將求得的數(shù)學(xué)規(guī)律化為體育運(yùn)動語言對運(yùn)動技術(shù)進(jìn)行合理的指導(dǎo)[ 2]。根據(jù)此研究方法，可以對籃球中許多問題進(jìn)行研究。如對于籃球運(yùn)動中學(xué)生的傷病的研究，有助于對學(xué)生在籃球運(yùn)動中的損傷認(rèn)識和預(yù)防?？梢岳昧W(xué)理論研究的方法對關(guān)節(jié)力和力矩進(jìn)行推算。這實(shí)際上是為人體的運(yùn)動給予科學(xué)化得定量，通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)找出人體運(yùn)動的范圍和幅度，為更好的人類發(fā)掘自身的潛能和動作的量化提供參考依據(jù)。

（三）運(yùn)動生物力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法在籃球運(yùn)動中的應(yīng)用分析

由于動力學(xué)研究方法與運(yùn)動學(xué)測試在籃球運(yùn)動項(xiàng)目中運(yùn)用的較少，所用到的生物力學(xué)儀器不多。因此運(yùn)動生物力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法在籃球運(yùn)動項(xiàng)目中有極大的發(fā)展空間。

1.常用的生物力學(xué)儀器將在籃球項(xiàng)目中的廣泛應(yīng)用

許多已經(jīng)在其他專項(xiàng)中運(yùn)用較為廣泛的生物力學(xué)儀器在籃球運(yùn)動項(xiàng)目中尚未廣泛使用。比如，肌電儀，腳墊受力分析鞋墊。腳墊受力分析可以反映地面對人體的反作用力。運(yùn)動員投球的力最終是通過人體蹬地面，同時地面給人體的反作用力而實(shí)的。通過在運(yùn)動員的鞋子里放上受力分析鞋墊，可以得出在移動過程中，腳底壓力的分布圖，可以為籃球運(yùn)動員鞋子的設(shè)計提供參數(shù)。通過肌電儀可對完成某動作所參與的肌肉活動的強(qiáng)度和時間進(jìn)行描述，確定主要的參與肌群。這樣學(xué)生就可以很清楚地知道完成某動作的肌肉用力順序是什么，哪些是主動肌，哪些是被動肌，可為力量訓(xùn)練提供參考。

2.多機(jī)同步測試的研究

多機(jī)同步測試研究是運(yùn)動生物力學(xué)研究的發(fā)展趨勢。對于籃球這項(xiàng)精密的運(yùn)動，以往的研究多是從一維的視角來進(jìn)行的，對籃球運(yùn)動的生物力學(xué)的研究應(yīng)朝著多維的研究視角發(fā)展。比如，將攝像系統(tǒng)和測力臺系統(tǒng)同步的測試方法，綜合運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的數(shù)據(jù)對籃球運(yùn)動進(jìn)行更加深入、全面的研究與分析。

3.開發(fā)籃球?qū)ｍ?xiàng)化、反饋快速化的運(yùn)動技術(shù)測試儀器

近年來隨著其他運(yùn)動項(xiàng)目運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)、測試儀器的質(zhì)量、功能、效率不斷提高，某些運(yùn)動項(xiàng)目專用的測試儀器不斷出現(xiàn)。其它專項(xiàng)的研究可為籃球?qū)ｍ?xiàng)化的測試儀器提供借鑒。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，加速度傳感器的體積和質(zhì)量都可以做到非常小，精度可以達(dá)到很高，此儀器可以實(shí)時監(jiān)控籃球鞋的速度、加速度和角速度，并可據(jù)此推算籃球鞋不同部位的受力情況，以及腳蹬地的初速度。而對籃球鞋運(yùn)動情況的所做的研究較少。如果這些設(shè)想可以實(shí)現(xiàn)的話，將豐富這方面的研究可以防止運(yùn)動者教學(xué)腳部的受傷的情況。為更好的教學(xué)服務(wù)提供保障。防止學(xué)生在運(yùn)動中受傷的概率。

（四）力學(xué)理論研究方法和實(shí)驗(yàn)研究方法緊密結(jié)合

理論力學(xué)理論研究方法和實(shí)驗(yàn)研究的方法緊密結(jié)合對籃球運(yùn)動進(jìn)行運(yùn)動生物力學(xué)的研究，將有助于從不同層面和角度更好的認(rèn)識籃球運(yùn)動規(guī)律，進(jìn)而可使運(yùn)動生物力學(xué)更好地為籃球?qū)嵺`服務(wù)，是運(yùn)動生物力學(xué)在籃球運(yùn)動中應(yīng)用的發(fā)展趨勢。力學(xué)理論研究方法必須輔之實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)，才能使它在實(shí)際應(yīng)用方面的作用得以發(fā)揮，力學(xué)理論方法與實(shí)驗(yàn)測試方法兩者應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合。前者提供了運(yùn)動普遍規(guī)律，對分析有理論指導(dǎo)意義，后者是理論研究與實(shí)際是具體應(yīng)用的橋梁，能使研究更好地為運(yùn)動實(shí)際服務(wù)。實(shí)驗(yàn)方法和力學(xué)理論研究共同發(fā)展、相輔相成，使運(yùn)動生物力學(xué)學(xué)科漸趨深入完善。

三、結(jié)束語

籃球運(yùn)動教學(xué)的動作技術(shù)診斷，力學(xué)研究，學(xué)生肌肉、骨骼力學(xué)特性的研究，將有助于籃球?qū)ｍ?xiàng)測試儀器的開發(fā)，籃球運(yùn)動員損傷機(jī)理和預(yù)防的研究等領(lǐng)域需要利用運(yùn)動生物力學(xué)在籃球?qū)ｍ?xiàng)中進(jìn)行全方位的研究。這樣有助于在實(shí)際中解決一些教學(xué)中的學(xué)生容易受傷的難題，將生物力學(xué)的有關(guān)原理服務(wù)于學(xué)生的課堂，用科學(xué)的方法指導(dǎo)學(xué)生籃球訓(xùn)練與比賽，更好的預(yù)防學(xué)生在不同情況下的運(yùn)動損失與治療。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王向東，劉學(xué)貞，等.運(yùn)動生物力學(xué)方法學(xué)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國體育科技.2003（2）：15-18.

[2] 忻鼎亮.運(yùn)動生物力學(xué)的力學(xué)理論研究方法[J].體育科學(xué).1994（4）：37-40.

生物力學(xué)測試方法范文第2篇

【關(guān)鍵詞】運(yùn)動生物力學(xué) 表面肌電 難度動作

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)，以西方競技體育模式為運(yùn)動方式的現(xiàn)代競技體育項(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)動學(xué)的方法對武術(shù)套路運(yùn)動員作運(yùn)動學(xué)的數(shù)據(jù)測量與分析并得出相應(yīng)的結(jié)論。然而通過表面肌電對武術(shù)套路難度動作進(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)難度動作，已成為一個新的研究熱點(diǎn)方向。

1.有關(guān)運(yùn)動生物力學(xué)的研究內(nèi)容與方法

運(yùn)動生物力學(xué)是一門邊緣學(xué)科，同時也是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。運(yùn)動生物力學(xué)分析不僅在人體運(yùn)動實(shí)踐中起著重要作用，它還是運(yùn)動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)，國內(nèi)一些學(xué)者同時出版了許多相應(yīng)的教材和專著，在該學(xué)科上取得一些居國內(nèi)外先進(jìn)水平的成果。對人體與物體的運(yùn)動分析是運(yùn)動生物力學(xué)的重要研究內(nèi)容，其中對運(yùn)動位移軌跡的分析是描述運(yùn)動的重要方面。

運(yùn)動生物力學(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(nèi)容作出測數(shù)與分析。第23屆國際運(yùn)動生物力學(xué)年會報告上發(fā)現(xiàn)國際生物力學(xué)應(yīng)用技術(shù)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(shí)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(yùn)動生物力學(xué)研究不斷向前發(fā)展。

2.運(yùn)動生物力學(xué)在武術(shù)難度動作中的研究

在武術(shù)套路中指定難度動作分為A、B、C三個難度等級，武術(shù)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(xùn)練質(zhì)量對提高運(yùn)動成績至關(guān)重要。

2.1 運(yùn)動生物力學(xué)在武術(shù)難度動作中的研究過程

通過運(yùn)動生物力學(xué)研究長拳難度動作，一般先把難度動作進(jìn)行階段劃分，以旋風(fēng)腳動作為例：旋風(fēng)腳可以劃分為助跑、起跳、空中擊響及轉(zhuǎn)體、落地等四個階段，之后用高速攝像機(jī)拍攝或用肌電測試儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，或者兩者同時進(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)對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。最后利用QToolS軟件和Excel軟件對獲得的數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行計算和統(tǒng)計，從而得出想要的結(jié)論。

2.2運(yùn)動生物力學(xué)在武術(shù)難度動作中的研究發(fā)展趨勢

通過運(yùn)動生物力學(xué)對武術(shù)難度進(jìn)行研究經(jīng)歷了運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)、以及多角度分析等三個階段。

運(yùn)動學(xué)分析階段主要是通過攝像得出有關(guān)難度動作在旋轉(zhuǎn)角度、各關(guān)節(jié)夾角、以及動作擺動幅度等相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，這在一定程度上可以對動作進(jìn)行分析，但不夠全面。動力學(xué)階段主要是對武術(shù)難度動作進(jìn)行運(yùn)動學(xué)肌電兩方面或多方面測量，不僅從單一運(yùn)動的角度，更從運(yùn)動與肌肉發(fā)力等多角度進(jìn)行綜合考慮，使研究成果更有價值。多角度分析階段已不僅僅是再對武術(shù)難度動作進(jìn)行測量分析，將對動作從技術(shù)本身從發(fā)結(jié)合攝像肌電等手段，在運(yùn)動生理學(xué)和運(yùn)動解剖學(xué)等多學(xué)科的支持下再對難度動作進(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)難度動作

運(yùn)用表面肌電技術(shù)對武術(shù)難度動作進(jìn)行研究，主要是通過使用肌電測試儀對做難度動作的運(yùn)動員進(jìn)行肌電測量，獲得數(shù)據(jù)以后在對數(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)難度動作所做的貢獻(xiàn)。還有就是放電的時序，即做武術(shù)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(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)對武術(shù)難度動作進(jìn)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(shù)難度動作和安排相關(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)難度動作已成為武術(shù)套路難度動作研究的新方向。

4.小結(jié)

關(guān)于運(yùn)動生物力學(xué)在武術(shù)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(guān)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(yùn)動學(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)動分析系統(tǒng)對所拍攝圖像進(jìn)行解析。

2.對某一武術(shù)套路難度動作的表面肌電分析。

3.運(yùn)動生物力學(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)套路中的難度動作將會成為未來很好的一個研究方向。

【參考文獻(xiàn)】

[1]盧德明.運(yùn)動生物力學(xué)測量方法[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”動作的運(yùn)動生物力學(xué)分析與訓(xùn)練[J].天津理工學(xué)院學(xué)報，2002，16：36一37.

生物力學(xué)測試方法范文第3篇

胸腰段后凸畸形的病因主要有先天性脊柱畸形、胸腰段脊柱骨折、強(qiáng)直性脊柱炎、Scheuermanns病、老年性脊柱后凸、脊柱結(jié)核椎體破壞、椎體腫瘤、軟骨發(fā)育不全等〔1、2〕，除了脊柱本身的因素外，胸腰段后凸畸形可由腹部腫瘤引起〔3〕。脊柱曲度正常時，身體重力線應(yīng)通過各節(jié)段生理彎曲的交界處。胸腰段以上重心位于胸椎的前部，胸腰段后凸畸形所造成的成角的或短弧形后凸畸形使損傷平面以上軀體的重心更趨前移，必將進(jìn)一步加重后凸畸形〔4〕。隨著我國進(jìn)入老齡化社會，胸腰段后凸畸形的患者不斷增多，胸腰段后凸畸形常出現(xiàn)局部不穩(wěn)定，脊柱支撐功能喪失，從而引發(fā)腰痛，且多并發(fā)上腰椎的失穩(wěn)及加速腰椎間盤退變，從而給患者造成極大的痛苦，有些患者通過保守治療無效，常需要手術(shù)治療，給患者家庭和社會造成了巨大的負(fù)擔(dān)。下面筆者就目前國內(nèi)外胸腰段后凸畸形影響腰椎諸節(jié)段矢狀面穩(wěn)定性的研究情況進(jìn)行綜述。

1 脊柱胸腰段及腰骶椎的解剖及生物力學(xué)特點(diǎn)

胸腰椎移行部與腰椎及腰骶椎相比其形態(tài)和生物力學(xué)特性大不相同。該部位是后凸的胸椎與前凸的腰椎的移行區(qū)，生理弧度變直，這一區(qū)域恰好位于活動度較小、穩(wěn)定性較強(qiáng)的胸椎與活動度較大、穩(wěn)定性相對較差的腰椎之間；T11、12肋骨為浮肋，抵止在相應(yīng)的椎體上而不是椎體間，不參與垂直載荷；從T10～12L1關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)面的傾斜則發(fā)生很大變化，即左右旋轉(zhuǎn)和左右側(cè)屈的ROM大大降低，而前后屈曲ROM較胸椎明顯增大；正常情況下，該部脊柱前方的垂直載荷分擔(dān)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后方。在T11及T12胸椎，上關(guān)節(jié)突表現(xiàn)為胸椎上關(guān)節(jié)突的形態(tài)特征，而下關(guān)節(jié)突的形態(tài)特征卻與腰椎相近，其前、后方無胸肋關(guān)節(jié)和肋橫突關(guān)節(jié)的加強(qiáng)，且僅與一個椎體相關(guān)節(jié)，這些均構(gòu)成了胸腰椎容易損傷的解剖學(xué)基礎(chǔ)〔5〕。因此，脊柱的壓縮性或爆裂性骨折常發(fā)生在胸腰段，從而造成胸腰段后凸畸形。從胸腰椎至腰骶椎，前后屈曲ROM逐漸增大，腰骶椎髂腰韌帶的存在使該部位的運(yùn)動和穩(wěn)定性與L4、5以上有所不同〔6〕。

Abumi等〔7〕通過人尸體腰椎節(jié)段的破壞模型證實(shí)，棘上韌帶、棘間韌帶損傷甚至雙側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)半部分切除難以造成腰椎失穩(wěn)，而單側(cè)或雙側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)完全切除則可導(dǎo)致椎間旋轉(zhuǎn)和屈曲的失穩(wěn)。椎間孔部的減壓易導(dǎo)致關(guān)節(jié)突間（峽部）的分離。單側(cè)時由于有椎弓的存在，兩側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)還可發(fā)揮其功能。

2 目前利用動物脊柱標(biāo)本進(jìn)行的生物力學(xué)研究

王新偉等〔8〕利用出生1周以內(nèi)的小牛胸腰椎新鮮標(biāo)本，研究了小牛胸腰椎前路模型中的相關(guān)解剖，并與人體相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)：與人體相比，小牛脊柱椎體及椎間盤更接近圓柱狀，椎間盤高度占脊柱高度的比例更大。又進(jìn)行了生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)，測試屈曲、伸展及側(cè)屈狀態(tài)下的載荷-應(yīng)變、載荷-位移關(guān)系、最大載荷時的應(yīng)力強(qiáng)度及屈曲、伸展、側(cè)屈及扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下的軸向剛度，最后進(jìn)行極限力學(xué)性能測試。發(fā)現(xiàn)出生1周內(nèi)的小牛胸腰椎標(biāo)本在人生理載荷范圍內(nèi)，呈線形變化，與人體一致。

王向陽等〔9〕收集12具新鮮豬T10～L4節(jié)段胸腰椎脊柱標(biāo)本，制造不同程度前中柱骨折模型，分為2組，分別安放椎弓根螺釘內(nèi)固定器和內(nèi)固定加前路植骨重建，每種狀態(tài)依次在CMT4104多功能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行軸向壓縮和前屈壓縮測試，分別計算每組的完整標(biāo)本、骨折內(nèi)固定標(biāo)本和植骨內(nèi)固定標(biāo)本的軸向壓縮剛度和前屈壓縮剛度。發(fā)現(xiàn)：胸腰椎前中柱骨折后經(jīng)椎弓根螺釘系統(tǒng)固定不能使其恢復(fù)至原來的力學(xué)性能，椎體骨折累及范圍越大，固定后力學(xué)性能越差；前中柱重建是減少后路內(nèi)固定器械承載的關(guān)鍵。

周有禮等〔10〕利用羊的整條脊柱標(biāo)本，對胸腰椎爆裂骨折后的局部載荷進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)：在胸腰椎結(jié)合區(qū)域有較大的應(yīng)變值表示該區(qū)域局部所承受的力量較大，在實(shí)驗(yàn)上脊柱承受牽引時，在胸腰椎接合之區(qū)域會承受較大的拉力。

3 利用在體動物模型進(jìn)行的研究

Oda等〔11〕利用在體羊脊柱腰段后凸畸形模型，研究脊柱損傷和后凸畸形對相鄰運(yùn)動節(jié)段的影響，他們將活體羊分為對照組、L3～5原位融合組及L3～5Cobbs角為30°的后凸畸形融合組，進(jìn)行了影像學(xué)、生物力學(xué)及組織學(xué)的研究分析，結(jié)果證實(shí)：脊柱后凸畸形導(dǎo)致頭側(cè)鄰近節(jié)段的后方韌帶復(fù)合結(jié)構(gòu)的前凸性攣縮；L2椎板在屈伸活動下所承受的應(yīng)力在后凸畸形組更為明顯，提示更多的載荷轉(zhuǎn)移向后柱；后凸畸形組鄰近的頭側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)有明顯的退變性骨關(guān)節(jié)病改變，鄰近的尾側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)亦有輕微的退變性骨關(guān)節(jié)病改變，而在原位融合組退變輕微。

Nielsen LW等〔12〕利用幼年豬制作了Scheuermanns病的脊柱后凸畸形模型，利用病理學(xué)、放射影像學(xué)、血液生化等方法進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)豬的Scheuermanns病胸腰段后凸畸形模型，與人Scheuermanns病導(dǎo)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Scheuermanns病模型，進(jìn)行了一項(xiàng)在體實(shí)驗(yàn)，他將羊的胸腰段至下腰椎用椎弓根釘和聚乙烯繩在后面進(jìn)行拴系，不融合，進(jìn)行了13個月的觀察后，處死羊，取其脊柱進(jìn)行生物力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)模型矢狀面上的非融合調(diào)整，能有效地減少椎體楔形變的程度，此方法可能成為治療青少年Scheuermanns病的一種可行辦法。

4 利用人的尸體新鮮脊柱標(biāo)本進(jìn)行的研究

Birnbaum等〔14〕利用11具新鮮尸體軀干標(biāo)本（含胸廓），制造了胸椎后凸畸形模型，對前路松解前、后的矢狀面矯形效果進(jìn)行了解剖學(xué)及生物力學(xué)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：單純前路松解（開放或經(jīng)胸腔鏡輔助）矯形效果良好，且能有效地改善矢狀面平衡。

趙必增等〔15〕利用新鮮尸體胸腰椎標(biāo)本，探討了椎體成形強(qiáng)化后對鄰近椎間盤、椎體的力學(xué)影響，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)化椎體后，對鄰近椎體造成的應(yīng)力集中很小，而對鄰近椎間盤有一定的影響。

5 利用三維有限元分析進(jìn)行胸腰段后突畸形研究

有限元素法（FEM）是一個求偏微分方程式的數(shù)值方法。隨著個人計算機(jī)功能的完善，有限元素法的使用也越來越簡單，在醫(yī)用生物力學(xué)方面應(yīng)用更是越來越普遍〔16〕。

Liebschner MA等〔17〕對19例人的尸體胸腰段椎體標(biāo)本進(jìn)行CT掃描，建立三維有限元模型，進(jìn)行有限元分析；同時對標(biāo)本實(shí)體進(jìn)行解剖學(xué)測量以及生物力學(xué)試驗(yàn)分析，最后將二者測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比研究，進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)：用恒定0.35層厚和457 MPa有效模量，結(jié)合CT重建的椎體幾何模型與骨小梁特性，進(jìn)行椎體外殼的建模，能精確的預(yù)測整個椎體的生物力學(xué)特性。

程立明等〔18〕就胸腰段后突畸形對相鄰椎間盤力學(xué)影響進(jìn)行了三維有限元分析研究。他們選取結(jié)構(gòu)正常的脊柱作為實(shí)驗(yàn)材料，通過CT掃描獲取脊柱的二維圖像，然后進(jìn)行三維重建，轉(zhuǎn)化為有限元模型（FEM），利用Free Form成形軟件構(gòu)建胸椎后凸畸形模型，分別對正常結(jié)構(gòu)和胸椎后凸的脊柱有限元模型進(jìn)行載荷試驗(yàn)，分別比較椎間盤和小關(guān)節(jié)應(yīng)力分布情況，總結(jié)出以下結(jié)論：脊柱胸腰段后凸畸形改變了相應(yīng)椎間盤的載荷應(yīng)力應(yīng)變分布，這可能加快椎間盤退變及使后方纖維環(huán)易受損破壞。

6 利用影像學(xué)進(jìn)行的臨床研究

Seel EH等〔19〕使用Oxford Cobbometer對椎體骨折導(dǎo)致胸腰段后凸畸形的Cobbs角進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的測量方法相比，其測量的結(jié)果更簡便、準(zhǔn)確、可行。

吉立新等〔20〕收集12例具備胸腰椎和腰骶椎正側(cè)位X線片的胸腰段后凸畸形病例，與20例正常對照組進(jìn)行相應(yīng)比較，進(jìn)行分析研究。發(fā)現(xiàn)患病組平均腰椎前凸角度與正常對照組相比有極顯著性差異?；疾〗M單節(jié)段腰椎前凸角度以上腰椎變化更為明顯。從而認(rèn)為：胸腰段的后凸畸形，使病損平面以上軀體的重心更趨前移，增加了致畸負(fù)荷，必將進(jìn)一步加重后凸畸形。為維持直立下軀干重心的平衡，就需要調(diào)整頭、頸、胸和腰部的曲度甚至髖部和膝部的位置使重心后移，其中最主要是通過腰椎的前凸加大來實(shí)現(xiàn)這一目的。腰段所發(fā)生的代償性改變比腰骶段更為明顯，而腰段的代償性改變又更多地集中在上腰椎，而且椎體的后滑移也發(fā)生在上腰椎，表明胸腰段后凸畸形對上腰椎有更大的影響。

陳仲強(qiáng)等〔21〕測量14例后凸畸形截骨手術(shù)治療前后的胸腰段后凸角和腰椎的前凸角以及椎體滑移情況，對所得結(jié)果與正常組進(jìn)行對比分析。發(fā)現(xiàn)：胸腰段后凸畸形可導(dǎo)致腰椎過度前凸及椎體向后方滑移，尤其在上腰椎更為明顯，可能是引發(fā)腰背疼痛的重要原因之一：矯正胸腰段后凸畸形可減小腰椎的過度前凸和椎體滑移傾向，可明顯減輕患者的腰背疼痛；前后方聯(lián)合截骨更安全，矯正后凸畸形效果更好。

7 問題與展望

綜上所述，對于胸腰段后凸畸形，國內(nèi)外學(xué)者從解剖、動物標(biāo)本模型、在體模型、人尸體標(biāo)本模型、有限元分析模型及影像學(xué)臨床等不同角度出發(fā)，進(jìn)行了生物力學(xué)及其他方面的研究。研究更多的是解剖、標(biāo)本模型、有限元分析及影像學(xué)方面。解剖學(xué)屬于形態(tài)學(xué)范疇，研究歷史較長；動物標(biāo)本易于取材，但與人的生物力學(xué)特性還是有差異的；相對實(shí)驗(yàn)分析而言，有限元分析的優(yōu)點(diǎn)在于它對分析參數(shù)控制的絕對性和簡易性，及完整多樣的結(jié)果數(shù)據(jù)。現(xiàn)階段有限元素分析，必須要配合恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或臨床現(xiàn)象比對，結(jié)合有經(jīng)驗(yàn)的臨床及力學(xué)人員，有限元素分析才能發(fā)揮它最大的功效。而由于受各方面條件的限制，在體動物生物力學(xué)模型與人新鮮尸體生物力學(xué)模型的研究，國內(nèi)外報道的很少，尤其是利用人新鮮尸體對胸腰段后凸畸形影響腰椎諸節(jié)段矢狀面穩(wěn)定性進(jìn)行生物力學(xué)的研究，目前國內(nèi)外尚是一個空白，這方面還有很大的研究空間。 【參考文獻(xiàn)】

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生物力學(xué)測試方法范文第4篇

【摘要】 ［目的］研究CT掃描三維重建技術(shù)對于骶髂關(guān)節(jié)骨折進(jìn)行閉合手術(shù)治療的術(shù)前指導(dǎo)作用。［方法］選擇30個骶髂關(guān)節(jié)，均行X線片和螺旋CT三維重建后，隨機(jī)分為3組，每組10個關(guān)節(jié)。A組：根據(jù)CT數(shù)據(jù)資料于Minics軟件指導(dǎo)下行骨折克氏針固定；B組：于電視X線機(jī)下行骨折克氏針固定，根據(jù)X線片和螺旋CT資料行骨折克氏針固定。固定后通過生物力學(xué)和大體剖面觀察，評價不同組間生物力學(xué)和解剖學(xué)效果。［結(jié)果］A、B 2組在力學(xué)強(qiáng)度和解剖位置方面均優(yōu)于C組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)。［結(jié)論］Minics軟件及三維重建技術(shù)可以很好的指導(dǎo)骶髂骨折的手術(shù)操作。

【關(guān)鍵詞】 骨盆骨折； 骶髂關(guān)節(jié)； 生物力學(xué)

現(xiàn)代社會高能、高速損傷日益增多，骨盆骨折發(fā)病率逐年增多，目前已占骨折總例數(shù)的1%～3%，盡管醫(yī)療技術(shù)已有很大提高，嚴(yán)重骨盆骨折病死率仍在20%左右，致殘率約50%～60%［1］。尤以骶髂關(guān)節(jié)骨折，由于受傷部位較深，涉及組織及器官較多，手術(shù)治療時由于操作不當(dāng)極易造成不必要的手術(shù)并發(fā)癥，甚至導(dǎo)致手術(shù)失敗。本實(shí)驗(yàn)通過使用Minics軟件對試驗(yàn)標(biāo)本個體化CT數(shù)據(jù)資料進(jìn)行處理和研究，探討該方法在閉合條件下對經(jīng)皮治療骶髂關(guān)節(jié)骨折固定手術(shù)的術(shù)前設(shè)計及指導(dǎo)作用。

1 材料和方法

1.1 材料

15具尸體骨盆，男12具，女3具，年齡23～45歲，平均34歲，不含軟組織(南方醫(yī)科大學(xué)人體解剖學(xué)教研室提供)；X線機(jī)(TU3000/DR1000X，Hitachi日本)，64排螺旋CT(Philips/Brilliance 64，飛利浦公司，荷蘭)，生物力學(xué)機(jī)(MTS生物力學(xué)試驗(yàn)機(jī))，電視X線機(jī)(Tridoros Optimatic 1000 mA，西門子，日本)，Minics 10.01軟件，沖擊電鉆(中國上海)，8 mm克氏針。

1.2 方法

各骨盆均行正側(cè)位、雙斜位X線片和螺旋CT三維重建。30個關(guān)節(jié)隨機(jī)分為3組，每組10個關(guān)節(jié)。A組：將CT數(shù)據(jù)輸入電腦后，利用Minics軟件進(jìn)行三維重建處理，分析骨折裂縫的大小、位置和周圍骨性結(jié)構(gòu)的比鄰。并利用軟件中畫筆工具模擬出2根8 mm“克氏針”，垂直骨折線行跨關(guān)節(jié)骨折固定(圖1)，調(diào)節(jié)“克氏針”位置，消除針道對周圍血管、神經(jīng)和臟器穿過損傷后，顯示穿針部位在體表的投影和進(jìn)針(三維)角度，然后于尸體骨盆按照軟件模擬的部位和路徑進(jìn)行克氏針固定。B組：在電視X線機(jī)指導(dǎo)下，行骨折部位克氏針固定。C組：根據(jù)X線片和CT片行克氏針。

1.3 試驗(yàn)步驟

1.3.1 生物力學(xué)分析 有學(xué)者認(rèn)為顯著增加螺釘軸向拔出力的因素與增大螺釘外徑和加大進(jìn)釘深度有關(guān)；骨密度也是影響螺釘固定強(qiáng)度的重要因素，骨密度越大，螺釘?shù)陌纬隽σ簿驮酱螅?］。按文獻(xiàn)3方法進(jìn)行操作，具體方法：標(biāo)本置于MTS858生物力學(xué)測試機(jī)平臺，呈人體垂直直立位牢固固定，釘尾施加擺動拔出力，預(yù)載100 N，后以10 nm/min分級加載，兩側(cè)放置高精度攝像儀，每加載50 N記錄1次，在擺動度數(shù)1°～5°時分別記錄相應(yīng)的拔出力，所有標(biāo)本均重復(fù)上述操作。

圖1 利用Minics軟件進(jìn)行三維重建模擬圖（略）

1.3.2 大體觀察 生物力學(xué)測試后各組隨機(jī)選取4個標(biāo)本，沿穿針方向剖開，觀察針道與骶髂關(guān)節(jié)界面以及周圍組織關(guān)系。統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)為“2針均于中部穿越骨折線計為0，有1根于中部穿越骨折線計為3，2只均未穿過骨折線計為5；針道不穿越任何臟器的計為“O”，針道穿入骶管的計為A，穿破骶骨向后側(cè)穿出計為B，穿破骶骨穿入盆腔的計為C。

統(tǒng)計學(xué)分析，所有數(shù)量表示為資料±s，SPSS 12.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理，組間比較采用方差分析，檢驗(yàn)水準(zhǔn)為α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)

A、B組方法指導(dǎo)下固定的克氏針在抗拔出力方面明顯優(yōu)于C組，拔針過程中產(chǎn)生的位移明顯少于C組，2組差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(Pa0.05)(表1)。

表1 不同手術(shù)方法克氏針拔出力和相對位移（略）

2.2 大體觀察

A、B 2組大部分標(biāo)本顯示，克氏針能夠順利穿過骶髂關(guān)節(jié)界面，且不穿入椎管或由關(guān)節(jié)前后穿出，很好的起到局部固定或避免組織損傷的效果，C組標(biāo)本均出現(xiàn)固定不確切，和針道偏斜的表現(xiàn)(表2)。

表2 大體觀察結(jié)果（略）

3 討論

骶髂關(guān)節(jié)骨折屬垂直不穩(wěn)定性骨盆骨折［4］，隨著醫(yī)生及患者康復(fù)意識和診斷技術(shù)的不斷提高，閉合手術(shù)治療的效果越來越受到醫(yī)生和患者的重視。骶髂關(guān)節(jié)，也稱為骶髂復(fù)合體(sacroiliac complex)，影響頭側(cè)的腰骶關(guān)節(jié)及尾側(cè)的髖關(guān)節(jié)，占整個骨盆功能的60%［5］左右，治療效果對骨盆功能的恢復(fù)具有重要意義。骶髂關(guān)節(jié)骨折，手術(shù)顯露困難，術(shù)野暴露面積大，加之骶骨內(nèi)和骶髂關(guān)節(jié)前方有硬脊膜囊、骶神經(jīng)根、骶叢及重要大血管通過，操作難度大，處理不好會引起很多并發(fā)癥，極易誤傷臟器、神經(jīng)、血管，造成創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎。

目前處理此類骨折的較常規(guī)的方法是：（1）保守治療牽引：過程長，患者長期臥床，護(hù)理麻煩，且易引起諸多并發(fā)癥［6］；（2）閉合復(fù)位，憑經(jīng)驗(yàn)行克氏針或螺釘內(nèi)固定：手術(shù)風(fēng)險大，易造成重要組織和器官的損傷［7］；（3）切開復(fù)位內(nèi)固定：損傷復(fù)雜，一般醫(yī)生掌握困難［8］；（4）電視X線機(jī)指導(dǎo)下閉合穿針：操作安全簡單，對術(shù)者解剖和立體定向水平要求較高［9］。

Minics軟件是SWUGN公司于2002年開發(fā)的一種3D軟件，可以錄入CT等影像學(xué)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行重建，并可以隨意旋轉(zhuǎn)，成像，還可以利用工具軟件，在圖像中繪制立體的螺釘、鋼板或克氏針進(jìn)行固定，并通過三維數(shù)據(jù)進(jìn)行位置調(diào)節(jié)。

本研究采用螺旋CT對骨盆標(biāo)本的掃描數(shù)據(jù)錄入Minics軟件，通過軟件自帶的三維成像功能，進(jìn)行圖形重建，繪制出模擬真實(shí)的骨盆模型。利用軟件中的旋轉(zhuǎn)工具可以從任意角度觀察骨盆構(gòu)象，了解復(fù)合關(guān)節(jié)的解剖關(guān)系。更重要的是，利用軟件中的繪圖工具還可以在圖像資料中添加模擬的螺釘或克氏針，并可以隨意調(diào)節(jié)進(jìn)針部位和角度，還可通過延展工具在組織表面進(jìn)行投影，進(jìn)行術(shù)前手術(shù)實(shí)施模擬，進(jìn)而指導(dǎo)真實(shí)手術(shù)操作。本組數(shù)據(jù)顯示：采用三維重建指導(dǎo)的克氏針固定在力學(xué)強(qiáng)度和進(jìn)針部位和準(zhǔn)確度等方面與電視X線機(jī)指導(dǎo)下的克氏針固定效果相當(dāng)，甚至略好，明顯優(yōu)于單憑X線片和CT資料的經(jīng)驗(yàn)性“盲穿”。

該方法操作簡單，易于掌握，尤其適于剛剛從業(yè)的初學(xué)者，且避免了電視X線機(jī)下對患者和術(shù)者的射線照射。該方法的三維重建功能還具有很好的診斷價值(將另文論述)，具有良好的應(yīng)用前景。

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生物力學(xué)測試方法范文第5篇

[關(guān)鍵詞]兔；肋軟骨；軟骨膜；生物力學(xué)

[中圖分類號]R622 R332 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1008-6455（2012）04-0579-03

Effect of costal perichondrium on biomechanics of transplanted costicartilage in rabbits

JIANG Shan,CHEN Zhen-yu,ZHU Yue-hua,LENG Xiang-feng,ZHANG Wei-na

(Department of Plastic Surgery,Affiliated Hospital of Medical College,Qingdao University,Qingdao 266000,Shandong,China)

Abstract: Objective To study the differences of the cartilage with and without the perichondrium after autologous ectopic transplantation in healthy rabbits,in order to offer theory reference for clinic to make the best use of cartilage. Methods 6 rabbits at the age of six weeks.Each of them the sixth,seventh,and eighth costal cartilages with perichondrium were removed,and divided into two segments at the even length,one segment with perichondrium and the other non-perichondrium.They were buried under the skin of the back at bilaterally symmetrical parts.Two different groups of cartilages were took out after 12 weeks and removed the perichondrium of the cartilages that had it previously. Tensile,compressive and flexural tests were conducted by using SHIMADZU material testing machine. Results The average maximum strength and the strain of tension,compression and flexion of the perichondrium group were higher than those in the non- perichondrium group（P

Key words:rabbit;costicartilage;perichondrium;biomechanics

肋軟骨是一種透明軟骨，組織具有彈性，移植后易成活，與其他組織相比不易變形，是理想的填充、塑形以及支持材料。自體肋軟骨因與機(jī)體組織生物相容性佳，無排斥反應(yīng)，抗感染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于多種整形外科手術(shù)，如耳再造、隆鼻等[1]。

肋軟骨的生物力學(xué)性能對手術(shù)效果具有十分重要的影響，具有良好生物力學(xué)性能的肋軟骨可更好地對抗各種外力作用，取得并維持更為理想的手術(shù)效果?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外已有不少對軟骨生物力學(xué)性能的研究，但大多數(shù)以其它部位的軟骨為研究對象，如關(guān)節(jié)軟骨等。即使有少量研究肋軟骨生物力學(xué)性能的，也未能系統(tǒng)闡述肋軟骨膜對其的影響[2-3]。已有大量研究表明，肋軟骨膜能夠促進(jìn)肋軟骨的生長并有利于其塑形[4]，但其對肋軟骨生物力學(xué)性能的直接影響仍不確定。本研究正是針對上述不足，通過實(shí)驗(yàn)研究兔健康肋軟骨的極限抗拉強(qiáng)度，最大抗壓強(qiáng)度，最大彎曲強(qiáng)度等各項(xiàng)生物力學(xué)性能，探討肋軟骨膜對肋軟骨的生物力學(xué)性能的影響，以期為利用肋軟骨行整形手術(shù)時選取最佳移植物提供理論參考。

1 材料和方法

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動物：健康新西蘭大白兔幼兔6只，平均體重1.5～2kg，平均周齡6周。

1.1.2 手術(shù)方法：地西泮5mg/kg，鹽酸氯胺酮30mg/kg肌注麻醉成功后，背部術(shù)區(qū)備皮，胸腹部備皮，消毒，鋪巾。沿左側(cè)肋弓作斜形切口，連軟骨膜一起，取出第6、7、8肋肋軟骨。胸腹壁切口用5-0絲線逐層拉攏間斷縫合。背部兩側(cè)對稱部位各做三處約0.5cm長縱行切口，同側(cè)切口間隔約1cm，剪刀橫向鈍性分離皮下至合適長度。將取出的肋軟骨從中間切斷，形成等長兩段，其中一段保留軟骨膜，另一段則去除。將各組帶軟骨膜與不帶軟骨膜的軟骨于背部對稱部位埋植于皮下，帶軟骨膜的埋于一側(cè)，不帶軟骨膜的埋于另一側(cè)。麻醉蘇醒后將兔放入觀察室，分籠飼養(yǎng)，術(shù)后3日內(nèi)，每日肌注青霉素40萬IU。術(shù)后12周取出埋植肋軟骨，觀察各標(biāo)本均無明顯吸收變形現(xiàn)象，各軟骨及軟骨膜完整，將埋植前帶軟骨膜者的軟骨膜剝?nèi)ィ裰睬安粠к浌悄ふ卟蛔魈幚?，兩組均制成試件以備測量。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及測試條件：在SHIMADZU（日本，AGS-X型）材料試驗(yàn)機(jī)上對肋軟骨試件進(jìn)行拉伸、壓縮及彎曲試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)在室溫（18℃～25℃）下進(jìn)行，且用超聲波加濕器保持一定的濕度，實(shí)驗(yàn)中過程中用Ringer's液滴注試件，以防試件干燥。用游標(biāo)卡尺測量試件的長、寬、厚或直徑，并以此計算材料的橫截面積，同一試驗(yàn)中各試件形狀及大小一致。實(shí)驗(yàn)采用100N傳感器，機(jī)器可自動測量變形，各實(shí)驗(yàn)均經(jīng)過預(yù)調(diào)處理。

1.3 實(shí)驗(yàn)過程

1.3.1 拉伸試驗(yàn)：將試件沿肋軟骨長軸方向固定于機(jī)器上、下夾頭間，以5mm/min的速度均勻拉伸直至試件被拉斷。為使試件在中間較細(xì)部位斷裂，將其制成長15mm，厚2mm，兩端寬4mm，中間寬2mm的沙漏狀。分別測試各標(biāo)本，記錄下各最大拉伸強(qiáng)度值及最大應(yīng)變。

1.3.2 壓縮試驗(yàn)：將標(biāo)本制成長1mm,直徑4mm的圓柱形試件, 沿肋軟骨長軸方向放置于試驗(yàn)儀托盤上, 以5mm/min的速度均勻壓縮至破壞。分別測試各標(biāo)本, 記錄各最大壓縮強(qiáng)度值及最大應(yīng)變。

1.3.3 彎曲試驗(yàn)：將標(biāo)本制作成長15mm，直徑4mm的圓柱形試件，水平放置于彎曲試驗(yàn)的支點(diǎn)上,跨距15mm,作三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。分別測試各標(biāo)本, 記錄各最大彎曲強(qiáng)度值及彎曲破壞時間。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理：采用SPSS18.0行數(shù)據(jù)統(tǒng)計學(xué)處理，所有數(shù)據(jù)均采用（均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差）表示，采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)作統(tǒng)計學(xué)分析，P

2 結(jié)果

2.1 拉伸試驗(yàn)：兩組試件拉伸試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線見圖1。從該曲線可以看出埋植前帶軟骨膜組破壞應(yīng)力明顯大于不帶軟骨膜組，后者抗拉能力明顯減弱。相同的應(yīng)力作用時, 不帶軟骨膜組發(fā)生的應(yīng)變更大。對兩組的各標(biāo)本進(jìn)行計算, 結(jié)果表明帶軟骨膜組的平均極限抗拉強(qiáng)度為(3.38±0.17)MPa,平均最大應(yīng)變?yōu)?8.04±0.33)%；不帶軟骨膜組的平均極限抗拉強(qiáng)度為(2.12±0.15)MPa，平均最大應(yīng)變?yōu)?5.12±0.68)%， 兩者相比差異有顯著性意義(P

2.2 壓縮試驗(yàn)：兩組試件壓縮試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線見圖2。從圖中可以看出不帶軟骨膜組破壞應(yīng)力明顯小于帶軟骨膜組。對兩組的各標(biāo)本進(jìn)行計算, 結(jié)果表明帶軟骨膜組的平均最大壓縮強(qiáng)度為(8.31±0.61)MPa，平均最大應(yīng)變?yōu)?6.42±0.43)%；不帶軟骨膜組的平均最大壓縮強(qiáng)度為(4.29±0.69)MPa, 平均最大應(yīng)變?yōu)?4.01±0.31)%，兩者相比差異有顯著性意義（P

2.3彎曲試驗(yàn)：兩組試件彎曲試驗(yàn)應(yīng)力-時間曲線見圖3。從該圖可以看出, 雖然兩組曲線近似, 但帶軟骨膜組發(fā)生破壞的時間為(36.01±3.88)s，明顯長于不帶軟骨膜組的(23.50±3.56)s。對兩組的各標(biāo)本進(jìn)行計算, 結(jié)果表明帶軟骨膜組的平均最大彎曲強(qiáng)度為(7.80±0.51)MPa，不帶軟骨膜組的平均最大彎曲強(qiáng)度為(4.52±0.30)MPa，兩者相比差異有顯著性意義(P

3 討論

3.1 自體肋軟骨由于前述各種優(yōu)點(diǎn)，臨床上應(yīng)用廣泛。然而，在取用肋軟骨時，常面臨著帶不帶軟骨膜的選擇。目前，國內(nèi)外已有大量研究表明，肋軟骨膜對肋軟骨的生長和塑形有重要的影響作用。與不帶軟骨膜者相比，帶軟骨膜肋軟骨移植后與周圍組織黏連更為緊密，在長度、重量和體積方面的生長均優(yōu)于同期不帶軟骨膜移植肋軟骨，鏡下亦可觀察到軟骨細(xì)胞更為活躍，膠原及蛋白多糖含量顯著優(yōu)于不帶軟骨膜者[4-5]。由于肋軟骨的生物力學(xué)性能主要由其基質(zhì)中的膠原纖維特別是Ⅱ型膠原纖維的數(shù)量、分布、空間排列及蛋白多糖的含量所決定[6]，因此，肋軟骨膜對肋軟骨組織學(xué)方面的影響，勢必導(dǎo)致肋軟骨生物力學(xué)性能的改變，進(jìn)而影響肋軟骨作為填充、塑形及支持材料應(yīng)用于整形手術(shù)的效果。

3.2 本實(shí)驗(yàn)首次采用SHIMADZU（日本，AGS-X型）試驗(yàn)機(jī)對埋植于兔背部皮下12周的兩組肋軟骨進(jìn)行生物力學(xué)測試, 分別測試并記錄材料在拉伸、壓縮、彎曲時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線及應(yīng)力-時間關(guān)系曲線。拉伸試驗(yàn)的結(jié)果表明,兩組肋軟骨的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線形狀相似,均呈非線性指數(shù)關(guān)系[7]。從圖1可看出, 兩組肋軟骨的拉伸破壞為延性斷裂，即先屈服后斷裂,帶軟骨膜組破壞應(yīng)力明顯大于不帶軟骨膜組，后者抗拉能力明顯減弱。相同的應(yīng)力作用時, 帶肋軟骨膜組發(fā)生的應(yīng)變較小。對兩組各標(biāo)本進(jìn)行計算, 結(jié)果顯示帶肋軟骨膜組的最大拉伸強(qiáng)度和最大拉伸應(yīng)變均大于不帶肋軟骨膜組, 表明后者的抗拉能力有明顯的下降。由于抗拉強(qiáng)度主要與軟骨基質(zhì)中膠原的含量、分布以及空間排列有關(guān), 拉伸強(qiáng)度的降低也間接反映了不帶軟骨膜組肋軟骨的膠原特性次于帶軟骨膜者，與前人的組織學(xué)研究結(jié)果相一致[8]。

3.3 壓縮試驗(yàn)結(jié)果表明, 兩組的應(yīng)力-應(yīng)變曲線均呈現(xiàn)近似線性關(guān)系, 帶軟骨膜組破壞應(yīng)力大于不帶軟骨膜組，兩者有明顯差別。計算結(jié)果顯示, 帶軟骨膜組的最大壓縮強(qiáng)度和最大壓縮應(yīng)變均大于不帶軟骨膜組, 表明不帶軟骨膜組肋軟骨抗壓能力確有下降。已有研究表明，軟骨的抗壓能力與軟骨基質(zhì)中膠原和蛋白多糖的變化均有關(guān)系[9],不帶肋軟骨膜組肋軟骨抗壓能力的下降也從側(cè)面反映了軟骨基質(zhì)中膠原及蛋白多糖的特性變化均不如帶軟骨膜者。

3.4 彎曲試驗(yàn)中，雖然兩組肋軟骨的彎曲應(yīng)力-時間曲線相似,但帶肋軟骨膜組發(fā)生破壞的時間明顯長于不帶肋軟骨膜組；計算結(jié)果表明帶軟骨膜組肋軟骨的最大彎曲強(qiáng)度也明顯大于不帶軟骨膜組, 說明不帶肋軟骨膜埋植肋軟骨的抗彎曲的能力降低。

3.5 本研究結(jié)果表明，帶肋軟骨膜埋植肋軟骨的極限抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等各項(xiàng)生物力學(xué)指標(biāo)均明顯優(yōu)于不帶肋軟骨膜者。據(jù)此，我們可以推測，帶軟骨膜移植肋軟骨可更好地對抗各種外力作用，取得并維持更為理想的手術(shù)效果。綜合以上各方面因素，利用肋軟骨進(jìn)行整形再造手術(shù)時，應(yīng)優(yōu)先考慮所取肋軟骨保留適量軟骨膜。

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