生物力學(xué)特征范文
時(shí)間:2023-11-20 17:55:28
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篇1
關(guān)鍵詞:足底壓力分布、踝關(guān)節(jié)、專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)
生物力學(xué)的研究范圍包括整個(gè)人體,足部生物力學(xué)的研究是其中重要的一部分。由于體育運(yùn)動(dòng)中,運(yùn)動(dòng)損傷的多發(fā)性使其成為眾多科研項(xiàng)目的焦點(diǎn)內(nèi)容。其中,踝關(guān)節(jié)損傷是所有運(yùn)動(dòng)損傷中最常見的運(yùn)動(dòng)損傷之一。這類損傷經(jīng)常發(fā)生在籃球、排球和足球等通常需要迅速敏捷地跑動(dòng)、急停和跳起的項(xiàng)目中。因此,不同專項(xiàng)足踝部的傷病發(fā)生機(jī)制與防治已成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。此外,隨著專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員和教練員對(duì)專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)鞋的防傷能力和功能表現(xiàn)力的要求越來越高,對(duì)不同專項(xiàng)動(dòng)作中足踝部的生物力學(xué)特征研究就顯得尤為緊迫和重要。本文在閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用目前最先進(jìn)的足底壓力分布測(cè)試系統(tǒng),對(duì)網(wǎng)球、足球2個(gè)專項(xiàng)的6名男子大學(xué)生運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了2個(gè)特征動(dòng)作的足部的生物力學(xué)分析。試圖通過不同項(xiàng)目指標(biāo)的對(duì)比分析得出不同專項(xiàng)的足底壓力和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,從而為足踝部損傷研究和運(yùn)動(dòng)鞋專項(xiàng)化的相關(guān)領(lǐng)域提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。
1.研究方法:
1.1文獻(xiàn)資料法
1.2實(shí)驗(yàn)法
1.3對(duì)比分析法
2.研究對(duì)象:本研究選取湖北大學(xué)體育學(xué)院6名本科生為研究對(duì)象,其中三名為足球?qū)m?xiàng),3名為網(wǎng)球?qū)m?xiàng)。6名受試者均無下肢足底足踝病痛史。
3.實(shí)驗(yàn)器材:1.Novel Pedar system (鞋墊式足底壓力測(cè)量系統(tǒng))――垂直壓力測(cè)量/靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài). 2.身高、體重測(cè)量器
4.實(shí)驗(yàn)步驟:
4.1.進(jìn)行Novel Pedar system 足底壓力分布測(cè)試系統(tǒng)的連接和調(diào)試。
4.2要求受試者均穿著運(yùn)動(dòng)服裝、體操鞋,測(cè)量受試者身高、體重后登記受試者情況。
4.3選擇符合各受試者鞋內(nèi)底尺碼的測(cè)試鞋墊,確保測(cè)試鞋墊邊緣無折痕,鞋墊大小與鞋內(nèi)底邊緣吻合,配戴測(cè)試設(shè)備后,受試者進(jìn)行3-5分鐘適應(yīng)性動(dòng)作練習(xí)。
4.4采集網(wǎng)球、足球2個(gè)項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員各自專項(xiàng)特征動(dòng)作的足底壓力分布數(shù)據(jù),共2個(gè)特征動(dòng)作分別是網(wǎng)球項(xiàng)目中網(wǎng)前急停反手截?fù)羟颍ㄓ沂謭?zhí)拍), 足球項(xiàng)目中的急停轉(zhuǎn)身跑左轉(zhuǎn)90度,每人每個(gè)動(dòng)作測(cè)試三次,2次動(dòng)作間隔2分鐘。
5.測(cè)試指標(biāo):
壓力峰值:分區(qū)內(nèi)所有傳感器在測(cè)試階段內(nèi)受到的最大合力。
壓強(qiáng)峰值:分區(qū)內(nèi)每個(gè)傳感器在測(cè)試階段內(nèi)所受壓強(qiáng)的最大值。
壓力峰值百分比:某分區(qū)壓力峰值占前中后足的壓力峰值總和的百分比。
6.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理:
6.1采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
6.2選取網(wǎng)球和足球受試者三次動(dòng)作取平均值進(jìn)行分析。
6.3將每只鞋墊分為前足區(qū)、中足區(qū)、后足區(qū)三個(gè)分區(qū),這三個(gè)分區(qū)覆蓋了整個(gè)足底,此外在定前足區(qū)內(nèi)義了三個(gè)特定區(qū)域,第一跖趾關(guān)節(jié)區(qū)、趾區(qū)、除趾外其他四趾^。
7.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析:
7.1網(wǎng)球(網(wǎng)前急停反手截?fù)羟颍?/p>
在網(wǎng)球急停反手截?fù)魟?dòng)作中從跑動(dòng)、急停到最后的截?fù)舨饺匀灰郧白愕某休d為主趾區(qū)的壓力峰值尤其顯著、后足尤其是支撐腳后足的受力從跑動(dòng)截?fù)暨^程有不斷增大的趨勢(shì),中足幾乎不受力,支撐腳的足底壓力峰值普遍大于發(fā)力腳,急停和截?fù)舨阶愕资芰Υ笥谂軇?dòng)步。
7.2足球(急停左轉(zhuǎn)向跑)
由跑動(dòng)到急停,足球運(yùn)動(dòng)員的前足受力面積變小,前足受力集中到前足的局部。
在跑動(dòng)步離地蹬伸階段,趾對(duì)身體向前移動(dòng)起著舉足輕重的作用,但在急停步的落地緩沖階段,趾的作用減弱,其他四趾對(duì)地的制動(dòng)作用增大。我們從左腳和右腳的跑動(dòng)步和急停步對(duì)足球急停左轉(zhuǎn)向跑動(dòng)作的足底壓力進(jìn)行分析可以看出從跑動(dòng)步到急停步,前足壓力峰值明顯降低后足的壓力峰值明顯增大,但前足內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)峰值始終維持較高的水平。
兩個(gè)項(xiàng)目足底壓力分布的對(duì)比:
1.第一跖趾關(guān)節(jié)和趾的足底受力模式。第一跖趾關(guān)節(jié)區(qū)和趾區(qū)是前足受力明顯的兩個(gè)特殊區(qū)域,這兩個(gè)位于前足內(nèi)側(cè)的區(qū)域通常是各個(gè)動(dòng)作中前足壓力峰值和壓強(qiáng)峰值發(fā)生的區(qū)域。此外,比起緩沖階段它們?cè)谧悴恐鲃?dòng)發(fā)力的離地蹬伸階段起著更重要的推動(dòng)人體向前的作用。
2.網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中,趾區(qū)的足底壓力峰值表現(xiàn)顯著,顯示了網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中趾作為推動(dòng)人體重心移動(dòng)的最后一個(gè)小關(guān)節(jié),其支撐穩(wěn)定性和關(guān)節(jié)力量比起第一跖趾關(guān)節(jié)更為重要,足球運(yùn)動(dòng)中不論是第一跖趾關(guān)節(jié)區(qū)還是趾區(qū)都表現(xiàn)出2個(gè)項(xiàng)目動(dòng)作中最大的壓強(qiáng)峰值。比較2個(gè)項(xiàng)目前足內(nèi)側(cè)壓強(qiáng)峰值情況,可以得到足球項(xiàng)目動(dòng)作前足內(nèi)側(cè)壓強(qiáng)峰值較大,網(wǎng)球項(xiàng)目動(dòng)作較小。
3.對(duì)比網(wǎng)球急停反手截?fù)羟蚝妥闱蚣蓖^D(zhuǎn)向跑動(dòng)作,從跑動(dòng)到急停時(shí)后足均有受力增大的變化趨勢(shì),因此急停階段后足明顯的受力增大趨勢(shì)是由于急停階段為了增大身體重心向后的加速度,運(yùn)動(dòng)員必須增大對(duì)地受力面積以增大對(duì)地反作用力從而達(dá)到急停的目的,盡管后足受力增幅較大并且分擔(dān)了前足載荷的很大部分但是從壓力峰值百分比上仍然可以看出,前足依然是急停階段最主要的承載區(qū)域。
8.結(jié)論:
8.1足部承擔(dān)離地蹬伸任務(wù)時(shí)前足承擔(dān)主要載荷,中后足受力不顯著,足部承擔(dān)落地緩沖任務(wù)時(shí)后足和中足受力增大,前、中、后足共同承擔(dān)身體載荷。
8.2足球項(xiàng)目前足內(nèi)側(cè)壓強(qiáng)峰值最大,網(wǎng)球相對(duì)較小。
8.3網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中,趾區(qū)的壓強(qiáng)峰值超過第一跖趾關(guān)節(jié)區(qū),足球運(yùn)動(dòng)中,第一跖趾關(guān)節(jié)區(qū)和趾區(qū)壓強(qiáng)峰值大。
9.建議:
綜上所述我們從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的角度出發(fā),對(duì)2個(gè)專項(xiàng)的運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)提出以下建議:
9.1網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)網(wǎng)前截?fù)舻葎?dòng)作需要其專項(xiàng)鞋考慮到指在網(wǎng)球特征動(dòng)作中的重要作用和影響應(yīng)當(dāng)增大鞋底跖趾關(guān)節(jié)部位的靈活性以及趾區(qū)域足底支撐的穩(wěn)定性,以利于趾部位在網(wǎng)球動(dòng)作中更好的充當(dāng)最后關(guān)節(jié)支撐面的作用。
9.2足球運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)鞋應(yīng)當(dāng)具備良好的前足減震緩沖能力并提供穩(wěn)定性來抵抗踝關(guān)節(jié)在跖屈位置時(shí)的內(nèi)翻力,通過對(duì)鞋面材料進(jìn)行加厚和加固以增加運(yùn)動(dòng)員踢球的舒適度同時(shí)提供正常的距下關(guān)節(jié)靈活性。
參考文獻(xiàn):
[1]王蘭美, 郭業(yè)民, 潘志國(guó). 人體足底壓力分布研究與應(yīng)用[J]. 機(jī)械制造與自動(dòng)化, 2005, 34(1):35-38.
篇2
關(guān)鍵詞:運(yùn)動(dòng)生物力學(xué);膝關(guān)節(jié);等速向心收縮;跳高;排球
中圖分類號(hào):G804.66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-7116(2009)03-0105-03
膝關(guān)節(jié)作為人體運(yùn)動(dòng)的主要關(guān)節(jié),其工作能力和效率往往制約著許多項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)水平和良好運(yùn)動(dòng)成績(jī)的獲得,掌握不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)的力學(xué)特征,探索在不同速度下肌肉活動(dòng)的規(guī)律,對(duì)科學(xué)指導(dǎo)力量訓(xùn)練、提高運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平等具有非常重要的意義。本文旨在通過應(yīng)用等速技術(shù)對(duì)跳高、排球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌力的測(cè)試。找出其主要差異和各自的肌力特征,以了解不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員同一肌群的肌肉工作特點(diǎn),從而為運(yùn)動(dòng)員的選拔及輔助訓(xùn)練手段的使用提供科學(xué)依據(jù)。
1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象及方法
1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象
成都體育學(xué)院22名排球運(yùn)動(dòng)員和28名跳高運(yùn)動(dòng)員,均為一級(jí)運(yùn)動(dòng)員。
1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
采用美國(guó)Lumex公司的Cybex-6000測(cè)力系統(tǒng)進(jìn)行膝關(guān)節(jié)屈、伸肌力測(cè)試,此測(cè)力系統(tǒng)由等速動(dòng)力儀(Dynamometer)、測(cè)試條凳(U.B.X.T)、數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等組成。測(cè)試前對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)校正。
1.3 測(cè)試方法
測(cè)試前對(duì)等速測(cè)力系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)標(biāo)定,受試者測(cè)試前進(jìn)行常規(guī)10min熱身,測(cè)試部位為雙側(cè)膝關(guān)節(jié)的股四頭肌和繩肌,測(cè)試時(shí),受試者坐在測(cè)試椅上,雙手環(huán)抱胸前,上體及大腿均用寬帶固定,坐位的角度約為110°,膝關(guān)節(jié)的軸心與動(dòng)力臂的軸心一致,動(dòng)力臂末端的阻力墊固定在踝關(guān)節(jié)內(nèi)踝上緣3cm處,設(shè)置關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍0°~90°。測(cè)試前儀器系統(tǒng)校準(zhǔn)。股四頭肌、繩肌等速向心收縮測(cè)試方案:屈90(O)/s×5,伸90(O)/s×5;屈360(O)/s×30,伸360(O)/s×30。每組測(cè)試間隔2.5min。測(cè)試時(shí)先進(jìn)行3次練習(xí),然后進(jìn)行5次正式測(cè)試。
相對(duì)峰力矩(PT/BM),即峰力矩與體重的比值、股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H/Q)等。
采用SPSS11.5軟件對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,應(yīng)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行不同組之間測(cè)試結(jié)果比較。
2 結(jié)果及分析
2.1 排球、跳高運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈肌和伸肌相對(duì)峰力矩
從表1可知,跳高運(yùn)動(dòng)員優(yōu)勢(shì)腿、非優(yōu)勢(shì)腿股四頭肌相對(duì)峰力矩在360(O)/s和90(O)/s上均大于排球運(yùn)動(dòng)員(P<0.05),而排球運(yùn)動(dòng)員繩肌相對(duì)峰力矩與跳高運(yùn)動(dòng)員無明顯差異(p>0.05)。隨著測(cè)試速度的變化(90~360(O)/s),相對(duì)峰力矩測(cè)試值呈下降趨勢(shì)。
2.2 排球、跳高運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)膝關(guān)節(jié)肌力差異比較
每次測(cè)試中的峰力矩將作為計(jì)算雙側(cè)肌力差異的參數(shù),雙側(cè)肌力差異計(jì)算公式:(優(yōu)勢(shì)腿峰力矩一非優(yōu)勢(shì)腿峰力矩)/優(yōu)勢(shì)腿峰力矩×100%,從表2可知,排球運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)股四頭肌峰力矩差異程度與跳高運(yùn)動(dòng)員相近(p>0.05),排球運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)繩肌峰力矩(360(O)/s)差異程度與跳高運(yùn)動(dòng)員相近(p>0.05),而排球運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)腦繩肌峰力矩(90(O)/s)差異程度顯著小于跳高運(yùn)動(dòng)員(P<0.05)。
2.3 排球、跳高運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H/Q)功比較
從表3可知,排球運(yùn)動(dòng)員在90(O)/s的速度下測(cè)得的股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H/Q)要顯著低于跳高運(yùn)動(dòng)員(P<0.05),而360(O)/s的速度下測(cè)得的股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H/Q)與跳高運(yùn)動(dòng)員無明顯差異(p>0.05)。隨著角速度的變化(90~360(O)/s),排球運(yùn)動(dòng)員和跳高運(yùn)動(dòng)員股四頭肌與繩肌峰力矩比值(H/Q)均隨之增大(P<0.05)。
3 討論
等速技術(shù)的發(fā)展始于20世紀(jì)60年代后期,首先由Hislop和Perrine提出等速運(yùn)動(dòng)的概念,被認(rèn)為是肌力測(cè)試和訓(xùn)練的一項(xiàng)革命。目前,國(guó)外已普遍將等速測(cè)力結(jié)果用來作為評(píng)價(jià)被試者肌肉系統(tǒng)的機(jī)能狀態(tài)的指標(biāo)。在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究中,主要用來評(píng)價(jià)不同專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員完成主要技術(shù)動(dòng)作所需肌肉的功能狀況以及受傷肢體的康復(fù)狀況。等速測(cè)試評(píng)價(jià)指標(biāo)較多,實(shí)際上最常用的是峰力矩(peak torque,PT),峰力矩指肌肉收縮產(chǎn)生的最大力矩輸出,即力矩曲線上最高點(diǎn)處的力矩值。在等速測(cè)試中,PT值具有較高的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性,被視為等速肌力測(cè)試的黃金指標(biāo)和參考值。
本研究中跳高運(yùn)動(dòng)員優(yōu)勢(shì)腿、非優(yōu)勢(shì)腿股四頭肌相對(duì)峰力矩在360(O)/s和90(O)/s上均大于排球運(yùn)動(dòng)員,而排球運(yùn)動(dòng)員繩肌峰力矩與跳高運(yùn)動(dòng)員無明顯差異,這提示:跳高運(yùn)動(dòng)員伸肌快速和慢速收縮時(shí),其最大肌力均好于排球運(yùn)動(dòng)員,分析認(rèn)為,跳高項(xiàng)目對(duì)股四頭肌向心收縮肌力要求更高。隨著測(cè)試速度的增快,跳高、排球運(yùn)動(dòng)員的膝關(guān)節(jié)屈伸肌峰力矩呈下降趨勢(shì),原因可能是收縮元中的橫橋斷開時(shí)損失肌力,在收縮過程中再形成橫橋時(shí)也要損失肌力;而速度的增加造成收縮元和結(jié)締組織中的黏滯阻力增加也會(huì)影響屈伸峰力矩的大小。
膝屈伸肌力量的平衡是保持關(guān)節(jié)穩(wěn)定的主要因素。膝關(guān)節(jié)屈肌和伸肌峰力矩比值(H/Q)是評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)屈伸肌力平衡的重要指標(biāo),對(duì)判斷膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性有重要意義。一般認(rèn)為在膝關(guān)節(jié)康復(fù)過程中,除了肌力絕對(duì)值恢復(fù)外,H/Q值的重建可能是康復(fù)及預(yù)防再受傷的重要指標(biāo)。國(guó)外學(xué)者認(rèn)為H/Q的正常范圍為60%~67%,國(guó)內(nèi)學(xué)者認(rèn)為H/Q一般在50%~60%,H/Q值具有一定的范圍可能有以下兩方面原因:首先從人類發(fā)育史角度來看,股四頭肌在克服地心引力、承擔(dān)肢體重量方面起著重要作用,因此,伸肌力量要大于屈肌力量;其次從膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性角度來看,當(dāng)膝關(guān)節(jié)伸直以及微屈時(shí),體重作用于膝關(guān)節(jié)伸屈軸的后面,使膝關(guān)節(jié)趨向于進(jìn)一步屈曲,此時(shí)便需要股四頭肌的收縮來對(duì)抗此運(yùn)動(dòng)。另一方面,如果膝關(guān)節(jié)過度伸展,就會(huì)很快被膝后關(guān)節(jié)囊和有關(guān)韌帶所限制,同時(shí)由于此時(shí)屈肌受到牽拉而引發(fā)肌牽張反射也會(huì)抑制膝關(guān)節(jié)的過度伸展。本研究中跳高運(yùn)動(dòng)員在90(O)/s的速度下測(cè)得的股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H/Q)要顯著高于排球運(yùn)動(dòng)員(p<0.05)。造成這種結(jié)果的原因可能是跳高運(yùn)動(dòng)員伸肌峰力矩顯著大于排球運(yùn)動(dòng)員,而屈肌峰力矩與排球運(yùn)動(dòng)員無明顯差異,所以股四頭肌與繩肌峰力矩比值(H/Q)要低于跳高運(yùn)動(dòng)員。運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行股四頭肌力量訓(xùn)練的同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)繩肌力量訓(xùn)練以保持拮抗肌與主動(dòng)肌力量的平衡,這對(duì)提高運(yùn)動(dòng)能力、防治運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷有重要作用。測(cè)試結(jié)果還表明,隨著角速度的變化(90~360(O)/s),排球運(yùn)動(dòng)員和跳高運(yùn)動(dòng)員股四頭肌與繩肌峰力矩比值(H/Q)均隨之增大。這與吳毅等的研究結(jié)果一致。
篇3
關(guān)鍵詞:大學(xué)生;網(wǎng)絡(luò)購物;個(gè)案研究
中圖分類號(hào):C912.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1002-2589(2012)22-0090-02
一、問題的提出
一般意義上,網(wǎng)絡(luò)購物是利用Internet直接購買自己需要的商品或者服務(wù)。從專業(yè)角度講,網(wǎng)絡(luò)購物屬于電子商務(wù)的一個(gè)分支,它由以下若干元素組成:必要元素有賣方、買方、交易商品、網(wǎng)絡(luò)、購物網(wǎng)站平臺(tái);補(bǔ)充元素有郵局/物流、網(wǎng)上銀行、支付寶/財(cái)付通等[1]。在校大學(xué)生已經(jīng)是成為網(wǎng)絡(luò)購物的主要消費(fèi)群體,大學(xué)生在享受網(wǎng)絡(luò)購物帶給自己的學(xué)習(xí)和生活方面便利的同時(shí),也正在被一些問題所困擾。以往對(duì)大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)購物行為的研究多以問卷調(diào)查的形式開展,但是要了解大學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)購物過程中的行為特點(diǎn)和消費(fèi)心理的變化,就必須深入到大學(xué)生網(wǎng)購群體當(dāng)中,選擇個(gè)案進(jìn)行跟蹤分析。本文采用個(gè)案研究的方法對(duì)大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)購物的行為進(jìn)行具體剖析,有利于了解大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)購物過程中存在的問題,探究網(wǎng)絡(luò)購物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值和文化價(jià)值,同時(shí)將為良好的大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)購物的經(jīng)濟(jì)秩序和道德規(guī)范的建立提供有益啟示。
二、研究方法的選擇
本文將針對(duì)大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)購物這一問題采用質(zhì)的研究方法進(jìn)行個(gè)案追蹤,具體安排如下:一是訪談法:將采用開放式與半開放式訪談相結(jié)合的方式選擇若干具有代表性的大學(xué)生進(jìn)行訪談,盡量兼顧性別、城鄉(xiāng)來源、文理科等比較項(xiàng);二是敘事分析:對(duì)部分大學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)購物中的難忘經(jīng)歷采用敘事分析的方法進(jìn)一步研究。
三、研究對(duì)象的確定
陳向明認(rèn)為,“研究結(jié)果的效度不在于樣本數(shù)量的多少,而在于該樣本是否可以比較完整地、相對(duì)準(zhǔn)確地回答研究者的研究問題?!盵2]本著這個(gè)原則,筆者選擇了如下因素作為確定研究對(duì)象的依據(jù):研究對(duì)象參與網(wǎng)購的時(shí)間長(zhǎng)短、網(wǎng)購能力及網(wǎng)購經(jīng)驗(yàn),最終選擇了蘭州大學(xué)2007級(jí)的肇肇和夢(mèng)夢(mèng)兩位同學(xué)作為研究對(duì)象。下面對(duì)兩位研究對(duì)象進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹:
肇肇:男,22歲,來自遼寧,愛好廣泛,喜歡收集軍事雜志、野外生存用具、郵票等物品。因?yàn)樗幍男^(qū)在城郊,肇肇只能在網(wǎng)上購買戶外運(yùn)動(dòng)商品,并且購買的多是“the north face”之類的名牌。他還經(jīng)常在網(wǎng)絡(luò)上幫同學(xué)代買東西,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)購物有自己獨(dú)到的見解。
夢(mèng)夢(mèng):女,23歲,來自河北,家境優(yōu)越,熱衷網(wǎng)絡(luò)購物。夢(mèng)夢(mèng)有豐富的網(wǎng)絡(luò)購物經(jīng)歷,使用的所有商品幾乎都是從網(wǎng)上購得,身邊的許多同學(xué)都喜歡向她請(qǐng)教網(wǎng)購的技巧,她被大家稱為“網(wǎng)購達(dá)人”。
四、研究結(jié)論
(一)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)購物成為一種習(xí)慣
和肇肇與夢(mèng)夢(mèng)的訪談中,順理成章地要問到二人進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)購物的原因,二人開始網(wǎng)購的原因不盡相同,但是后來都不約而同地提到“現(xiàn)在,網(wǎng)絡(luò)購物已經(jīng)成為了一種生活習(xí)慣”。
肇肇是個(gè)風(fēng)趣健談的人,嘴上始終掛著可愛的笑容,在問到為什么進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)購物時(shí),肇肇和筆者有這樣一段對(duì)話:
L:訪談?wù)?/p>
Z:肇肇
L:你是從什么時(shí)候開始進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)購物的?
Z:應(yīng)該是大二下學(xué)期。
L:那你還記得第一次網(wǎng)絡(luò)購物買的什么東西嗎?
Z:嗯,記得,是一本書,是在拍拍網(wǎng)上買的。
L:哦,為什么要在網(wǎng)上買呢?
Z:當(dāng)時(shí)主要是考慮認(rèn)為自己會(huì)用(拍拍),而且那本書在周圍的書店里買不到。
L:那你以后仍然進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)購物,又是出于什么原因呢?
Z:哎,有時(shí)候需要許多東西,但是學(xué)校這邊買不到,不過最大的感覺還是網(wǎng)絡(luò)購物已經(jīng)成為了一種生活習(xí)慣,成了生活的一部分,沒事干的時(shí)候、心煩的時(shí)候、累的時(shí)候都喜歡上上淘寶,呵呵。
肇肇說他開始網(wǎng)購是出于兩個(gè)原因:一是他已經(jīng)提前掌握了網(wǎng)購的方法和程序;二是他當(dāng)時(shí)很喜歡一本書,在市面上買不到,這體現(xiàn)了網(wǎng)購的一些要求和優(yōu)點(diǎn)。我們無法把肇肇的網(wǎng)購的“處子秀”歸到成功一類中去,因?yàn)檫@件商品高達(dá)600元,這對(duì)于大學(xué)生來說不是一筆小書目。雖然第一次網(wǎng)購并沒有使肇肇嘗到甜頭,但是后來網(wǎng)購還是成為了他的一種生活習(xí)慣。肇肇已經(jīng)開始依賴網(wǎng)絡(luò)購物帶給他的輕松與舒暢。
夢(mèng)夢(mèng)是這樣解讀自己和網(wǎng)購的第一次親密接觸的:
第一次網(wǎng)購?fù)耆鲇诤闷?,第一次在網(wǎng)上買的是一雙“卓詩尼”的鞋,當(dāng)時(shí)沒跟賣家聯(lián)系就拍了,第二天賣家跟我聯(lián)系說暫時(shí)沒貨,她主動(dòng)給我調(diào)了貨,當(dāng)時(shí)好感動(dòng)呢。第一次網(wǎng)購的成功經(jīng)歷成為我繼續(xù)堅(jiān)持下去的理由,但是現(xiàn)在網(wǎng)購是我的一種習(xí)慣(大笑),融入了我的生活。
夢(mèng)夢(mèng)出于好奇開始網(wǎng)絡(luò)購物是完全可以理解的,畢竟大家都有嘗試新鮮事物的想法,何況第一次網(wǎng)購的成功經(jīng)歷也激發(fā)了她的動(dòng)機(jī),這符合心理學(xué)中操作性條件反射的原理,但是當(dāng)后面她和肇肇如出一轍地強(qiáng)調(diào)網(wǎng)購是一種習(xí)慣的時(shí)候,還是著實(shí)讓人疑惑:是不是網(wǎng)絡(luò)購物也會(huì)成癮?
(二)網(wǎng)絡(luò)購物學(xué)問多
與二人交流時(shí),自然而然要問到一些與網(wǎng)絡(luò)購物相關(guān)的細(xì)節(jié)問題,肇肇和夢(mèng)夢(mèng)的說法存在諸多差別,比如肇肇與筆者有這樣一段對(duì)話:
L:你能不能跟我分享一下你網(wǎng)絡(luò)購物的經(jīng)驗(yàn)和技巧?
Z:我網(wǎng)購還是比較謹(jǐn)慎的,一般會(huì)反復(fù)挑選,找比較誠信的賣家,看買家有什么評(píng)價(jià)。
L:如果同一件東西,有的是網(wǎng)家信譽(yù)度好,有的是東西更便宜一些,你會(huì)選擇哪一家?
Z:我會(huì)選擇信譽(yù)度好的。
在網(wǎng)絡(luò)購物的技巧、方法方面,夢(mèng)夢(mèng)給了我們更多有益的信息:
L:訪談?wù)?/p>
M:夢(mèng)夢(mèng)
篇4
一、中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的心理動(dòng)態(tài)特征
1.學(xué)生興奮與思維障礙的矛盾
奇妙有趣的物理現(xiàn)象使學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)充滿興奮,但許多學(xué)生常?!耙宦牼投?,一學(xué)就會(huì),一做就錯(cuò)”。在老師精心設(shè)置的情境下,如課堂演示實(shí)驗(yàn)、錄像、FLASH動(dòng)畫模擬實(shí)驗(yàn)和生活生產(chǎn)實(shí)際情境,學(xué)生都會(huì)產(chǎn)生好奇心和心理興奮,產(chǎn)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力;當(dāng)老師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)概念規(guī)律后,學(xué)生的興奮度就明顯開始降低;當(dāng)老師對(duì)概念規(guī)律的內(nèi)涵和外延進(jìn)行講解,要求學(xué)生對(duì)規(guī)律應(yīng)用時(shí),學(xué)生會(huì)產(chǎn)生思維障礙,興奮度就沒了。這種矛盾差不多所有學(xué)生都存在。
2.科學(xué)知識(shí)與生活經(jīng)驗(yàn)的矛盾
物理學(xué)研究的是自然界中的客觀物體及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律,學(xué)生在生活中不斷接觸自然,自然會(huì)獲得有關(guān)物理學(xué)方面的感性認(rèn)識(shí),并形成一定的生活觀念和心理經(jīng)驗(yàn)。這些觀念有的是正確的,對(duì)學(xué)習(xí)有積極地促進(jìn)作用;有的是錯(cuò)誤的,對(duì)概念的形成、規(guī)律的正確理解有消極阻礙作用,造成學(xué)習(xí)障礙。學(xué)生在這種知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)有矛盾時(shí),心理變化是非常明顯的。
3.思想開放和自我意識(shí)的矛盾
中學(xué)生自我意識(shí)極強(qiáng),普遍存在一種傾向,就是在師長(zhǎng)面前“閉索”。他們“閉索”的表現(xiàn)一般都是在師長(zhǎng)面前或是一言不發(fā),或是應(yīng)付了事,他們不愿意主動(dòng)和師長(zhǎng)交流,就是在家里,也不愿意和父母、長(zhǎng)輩交流。相反,他們和同齡伙伴卻無話不談,甚至可通宵達(dá)旦。
4.學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力與學(xué)習(xí)困難的矛盾
中學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力大部分來自于好奇心與求知欲,他們已經(jīng)意識(shí)到學(xué)習(xí)物理對(duì)科學(xué)素養(yǎng)的提升大有裨益,還有一部分學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力來自于父母的希望、中考的要求。學(xué)生在這種學(xué)習(xí)動(dòng)力的驅(qū)使下,想把物理學(xué)好,但物理學(xué)習(xí)中物理思想的獲得總是有這樣那樣的困難,這就使學(xué)生心理發(fā)生變化。學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力和學(xué)習(xí)困難的斗爭(zhēng)總是在學(xué)生心理發(fā)生著。
另外,初中學(xué)生還有一些對(duì)物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響的心理表現(xiàn)如:爭(zhēng)強(qiáng)好勝心理、虛榮心理、怯弱心理、消極心理等,都是我們?cè)谄綍r(shí)教學(xué)中應(yīng)注意引導(dǎo)和調(diào)節(jié)的。
二、加強(qiáng)課堂學(xué)生活動(dòng),促進(jìn)學(xué)生心理“正向”變化
教師利用好學(xué)生的心理變化,是提高課堂教學(xué)效果的重要途徑。在物理教學(xué)過程中,教師應(yīng)做到以下幾方面,才能使學(xué)生有更好的心理狀態(tài)學(xué)習(xí),從而達(dá)到提高課堂效果的目的。
1.課堂導(dǎo)入蓄意性
課堂導(dǎo)入的設(shè)計(jì)是課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的重要組成部分。教師在進(jìn)行導(dǎo)入設(shè)計(jì)時(shí)要分析知識(shí)的邏輯性和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn),“蓄意”的采用一些有目的的導(dǎo)入方法,讓學(xué)生在心理上容易接受教師的導(dǎo)入和教學(xué)內(nèi)容。如在學(xué)習(xí)一些學(xué)生有生活經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)概念和規(guī)律時(shí),設(shè)置形成認(rèn)知沖突的問題情境導(dǎo)入。
2.知識(shí)探究開放性
教師在組織教學(xué)時(shí),如果一直去引導(dǎo)學(xué)生去探究,時(shí)間長(zhǎng)了,學(xué)生的心理就會(huì)厭煩,不去探究了。在探究過程中放開手讓學(xué)生自主探究,形成開放的探究環(huán)境,才能促進(jìn)學(xué)生心理探索欲望的激發(fā)。
(1)放手讓學(xué)生問
愛因斯坦曾說過:“提出一個(gè)問題,比解決一個(gè)問題更重要。”能積極的提問題,往往是深入探究的結(jié)果,教師要善于鼓勵(lì)學(xué)生勇于提問。
(2)放手讓學(xué)生做
動(dòng)手操作對(duì)于開發(fā)學(xué)生智力、調(diào)節(jié)學(xué)生的心理有著不可估量的作用。在課堂中,教師要盡量多的設(shè)計(jì)一些小實(shí)驗(yàn),放手讓學(xué)生做,這樣不僅能加深學(xué)生的理解,也能促進(jìn)學(xué)生心理探究欲望。
(3)放手讓學(xué)生說
學(xué)生的“說”是展示學(xué)生思維過程的重要途徑。開放的教學(xué)要求學(xué)生思維開放,而“說”則是思維廣度和深度的具體顯現(xiàn)。因此在課堂中“說”的權(quán)利應(yīng)盡量還給學(xué)生。
3.知識(shí)應(yīng)用活動(dòng)性
學(xué)生在積極的心態(tài)下完成了知識(shí)的探究,總結(jié)出物理概念和規(guī)律后,學(xué)生的思維已有些疲勞,心理某些不安定成分又會(huì)發(fā)揮作用,這時(shí)應(yīng)進(jìn)行知識(shí)的應(yīng)用。物理是一門實(shí)用性學(xué)科,物理學(xué)知識(shí)的應(yīng)用是用一些日常生活中的情境,提高學(xué)生應(yīng)用物理的積極性。
4.課堂評(píng)價(jià)針對(duì)性
教師在課堂中給學(xué)生的評(píng)價(jià)是師生間心靈交流的橋梁和紐帶。隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,賞識(shí)教育也被引入物理課堂。然而,在具體實(shí)施過程中,教師評(píng)價(jià)的語言單一性的現(xiàn)象比較普遍,“很好”、“不錯(cuò)”、“非常好”、“你真棒”等在課堂中泛濫。雖然,教師應(yīng)該學(xué)會(huì)理解、欣賞和鼓勵(lì)學(xué)生,對(duì)學(xué)生積極的評(píng)價(jià)是激發(fā)學(xué)生情感的有效手段,但是對(duì)不同的學(xué)生用同一種評(píng)價(jià)方式,對(duì)學(xué)生心理的調(diào)動(dòng)是不科學(xué)的。中學(xué)生已經(jīng)有自己的邏輯思維能力和自我判斷能力,教師千遍一律的評(píng)價(jià),會(huì)引起學(xué)生的反感,產(chǎn)生抵觸心理。
篇5
關(guān)鍵詞:生物實(shí)驗(yàn);心理障礙;心理特點(diǎn)
中圖分類號(hào):G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1992-7711(2016)01-0034
生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),生物實(shí)驗(yàn)對(duì)于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、啟迪學(xué)生思維、培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神均能產(chǎn)生積極的作用。了解和把握中學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的心理活動(dòng)特點(diǎn),從學(xué)生的心理特點(diǎn)出發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué),把學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)和態(tài)度引導(dǎo)到正確的軌道上,這將為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。
一、了解學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的心理障礙,創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,引導(dǎo)學(xué)生愉快地走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室
對(duì)大多數(shù)農(nóng)村中學(xué)的學(xué)生來說,有著不同的背景和生物學(xué)習(xí)的經(jīng)歷,對(duì)生物實(shí)驗(yàn)也就有各種不同的看法和體驗(yàn)。因此,教師應(yīng)該注意到部分學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的不正確的認(rèn)識(shí),或者是不良的體驗(yàn),分析實(shí)驗(yàn)心理障礙形成的原因,在學(xué)生進(jìn)入一個(gè)新的環(huán)境,對(duì)學(xué)習(xí)、生活有著新的憧憬的時(shí)候,運(yùn)用適當(dāng)?shù)姆椒?,糾正學(xué)生不正確的認(rèn)識(shí)和突破心理障礙,將能對(duì)教學(xué)起到事半功倍的作用。
1. 對(duì)實(shí)驗(yàn)的輕視心理
由于傳統(tǒng)的考試功能的缺陷,學(xué)生往往重視理論而輕實(shí)驗(yàn),重于記憶而輕能力。學(xué)生受此影響,認(rèn)為生物實(shí)驗(yàn)并不重要,做不做實(shí)驗(yàn)都能學(xué)好、考好生物。這些學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)往往采取敬而遠(yuǎn)之的態(tài)度,做實(shí)驗(yàn)時(shí)敷衍了事,不嚴(yán)格按照要求操作或袖手旁觀,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄和分析往往采取主觀的判斷或抄襲來應(yīng)付。
對(duì)有這種心理的學(xué)生,教師應(yīng)該在教學(xué)過程中經(jīng)常強(qiáng)調(diào)。一是說明生物實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)自己的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)能力,對(duì)于今后的學(xué)習(xí)和工作都有好處。二是介紹近年來中高考中實(shí)驗(yàn)題的分值逐年增加的事實(shí),以及中高考實(shí)驗(yàn)題的新穎、靈活、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn),沒有經(jīng)過嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練,只是憑記憶和背誦是根本考不好這些題目的。通過這樣的說理,讓學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)在思想上重視起來。
2. 對(duì)實(shí)驗(yàn)的恐懼心理
生物課有時(shí)需要用到一些化工藥品或者試劑,但由于受社會(huì)輿論和報(bào)刊宣傳的影響,認(rèn)為化工產(chǎn)品都是有毒的或有致癌作用的,所以有些學(xué)生認(rèn)為做生物實(shí)驗(yàn)會(huì)有危險(xiǎn)。此外,做實(shí)驗(yàn)時(shí),有時(shí)要用到貴重儀器,如顯微鏡,有些學(xué)生聽到教師說是貴重儀器,就害怕因使用不當(dāng)而弄壞儀器,需要他賠償或被教師批評(píng),從而產(chǎn)生了對(duì)實(shí)驗(yàn)的恐懼感。另外,有些生物發(fā)出的腥臭味和看到令人作嘔的樣子,也是學(xué)生產(chǎn)生恐懼感的一個(gè)原因。
恐懼心理屬于心理障礙,是外部刺激作用于腦和植物性神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)果,一旦外部刺激弱化或消除,這種心理也將隨之淡化并消失。因此,在學(xué)生剛剛做生物實(shí)驗(yàn)時(shí),教師不要引入新的刺激,并采取一些措施來消除學(xué)生的恐懼心理。一是實(shí)驗(yàn)室要通風(fēng)好,要給第一次進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生創(chuàng)造良好的環(huán)境,改變他們那種認(rèn)為實(shí)驗(yàn)室有毒的、令人作嘔的心理。策略是:教師和實(shí)驗(yàn)員在新一屆學(xué)生的第一次實(shí)驗(yàn)前,組織學(xué)生親自打掃實(shí)驗(yàn)室,打開窗戶和排氣扇,換進(jìn)新鮮的空氣。教師還應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)之前,對(duì)一些有腐蝕性的藥品或者試劑,要講明白怎么樣去防護(hù),使用貴重物品時(shí)要注意什么事項(xiàng)等等。二是多安排一些隨堂實(shí)驗(yàn),讓他們多試驗(yàn)并能親身感受到生物實(shí)驗(yàn)可以得到其他學(xué)科很難得到的體會(huì)和樂趣,從而淡化恐懼心理。
3. 做實(shí)驗(yàn)時(shí)的緊張心理
學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作中的緊張心理往往是因操作不熟練引起的,一些以前沒有見過的實(shí)驗(yàn)儀器,學(xué)生對(duì)它很陌生,不會(huì)使用,必然有些緊張;有時(shí)做了幾次沒有做好,就更加緊張了。這就要求教師在教學(xué)中要重視指導(dǎo)學(xué)生課前的預(yù)習(xí),以及對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的基本操作的訓(xùn)練,在訓(xùn)練中,教師不要急于求成,而是結(jié)合學(xué)生實(shí)際,由淺入深,循序漸進(jìn),讓學(xué)生反復(fù)練習(xí),自己體會(huì),熟能生巧之后,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中自然就會(huì)有自信。
學(xué)生獨(dú)立操作時(shí),他們既希望有人幫助指導(dǎo),但又怕教師總站在旁邊監(jiān)視,害怕操作錯(cuò)誤而被教師批評(píng),從而強(qiáng)化了緊張心理。這就要求教師在輔導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)要有耐心、態(tài)度和藹、話語要輕柔,不要總是站在一個(gè)學(xué)生的身旁,一般只需適時(shí)地給予幫助即可。
二、克服學(xué)生的不良實(shí)驗(yàn)心理特點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)生物實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣和持久穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)研究興趣
1. 改變把實(shí)驗(yàn)當(dāng)成“變戲法”和“看熱鬧”的心理,明確實(shí)驗(yàn)的目的要求
平時(shí)一說到上生物實(shí)驗(yàn)課,許多學(xué)生往往是帶著好奇、新鮮、興奮的心情來上實(shí)驗(yàn)課的。在教師講解時(shí),他們常常忙于看各種儀器、藥品,急于動(dòng)手做,做出了結(jié)果,看到了現(xiàn)象就很高興和滿足了。他們的注意力不在操作的規(guī)范上,對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊膊皇呛苊鞔_,較多的是“照方子抓藥”。他們無論是看教師的演示實(shí)驗(yàn)還是自己操作,都是以“變戲法”“看熱鬧”的心理來對(duì)待。長(zhǎng)期以這種心情對(duì)待實(shí)驗(yàn),不僅對(duì)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作的知識(shí)的鞏固和能力的培養(yǎng)沒有什么作用,而且使學(xué)生形成對(duì)實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。
抓課前準(zhǔn)備是解決這一問題的有效方法。一般學(xué)生的預(yù)習(xí)主要是了解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、步驟及如何操作等,較少想到要了解實(shí)驗(yàn)的目的,教師應(yīng)使學(xué)生認(rèn)識(shí)明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡闹匾裕唧w地了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?duì)于實(shí)驗(yàn)技能、知識(shí)、觀察能力等諸方面的要求。為把課前準(zhǔn)備引向深入,可以提出一兩個(gè)問題,讓學(xué)生思考。
2. 克服單憑興趣做實(shí)驗(yàn)的心理,培養(yǎng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度
興趣是一個(gè)人力求認(rèn)識(shí)某種事物或從事某項(xiàng)活動(dòng)的心理傾向。生物實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生得到從其他方面難以體會(huì)到的快樂和興趣,但是學(xué)生正處于青春發(fā)育期,他們的興趣往往不能持久,容易漂移。以單純興趣觀點(diǎn)做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生,只是追求個(gè)人感情上的某種需要或者刺激,學(xué)習(xí)只是跟著感覺走,對(duì)學(xué)習(xí)的艱苦性沒有準(zhǔn)備,當(dāng)實(shí)驗(yàn)操作需要多次進(jìn)行時(shí),他們就會(huì)感覺到枯燥乏味而轉(zhuǎn)移興趣;當(dāng)在實(shí)驗(yàn)中受到紀(jì)律的約束時(shí),他們也會(huì)把興趣轉(zhuǎn)移;當(dāng)受到教師的批評(píng),或者不喜歡教師的形象或語言特征時(shí),他們也會(huì)把興趣轉(zhuǎn)移。
對(duì)此,我們要想辦法把他們最初對(duì)實(shí)驗(yàn)的熱情,轉(zhuǎn)化為對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的持久穩(wěn)定的興趣上,培養(yǎng)其科學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。首先,可以通過向?qū)W生介紹偉大科學(xué)家的事例,如居里夫人用手工勞動(dòng)苦戰(zhàn)1300天從8噸鈾瀝青礦渣中提煉出1/10克氯化鐳,并初步測(cè)定鐳的相對(duì)原子質(zhì)量為225,從而獲得1903年的諾貝爾物理獎(jiǎng)的事例,激勵(lì)學(xué)生要艱苦學(xué)習(xí),以苦為樂。其次,可以通過開展研究性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)活動(dòng),有意識(shí)地把實(shí)驗(yàn)所帶來的直覺興趣引導(dǎo)到對(duì)實(shí)驗(yàn)的因果關(guān)系或?qū)?shí)驗(yàn)的本質(zhì)的研究中去,使他們不僅成為做好生物實(shí)驗(yàn)的興趣動(dòng)力,也成為促進(jìn)學(xué)生心理品質(zhì)良好發(fā)展的重要因素。再次,在實(shí)驗(yàn)中教師要做到多一點(diǎn)寬容,少一點(diǎn)不必要的約束;多一點(diǎn)鼓勵(lì),少一點(diǎn)指責(zé);多一點(diǎn)嚴(yán)格,少一點(diǎn)嚴(yán)厲;多一點(diǎn)引導(dǎo),少一點(diǎn)干涉。最后,做教師的要加強(qiáng)自身的修養(yǎng),做到衣著整潔、美觀,語言生動(dòng)親切,在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)保持適宜的情緒狀態(tài),演示實(shí)驗(yàn)操作時(shí)應(yīng)盡量規(guī)范、熟練、靈巧、現(xiàn)象鮮明,給人以美的享受,對(duì)實(shí)驗(yàn)中的意外事件,要果斷處理,但又能處之泰然,這樣才可以使學(xué)生能“親其師而信其道”。
三、把握學(xué)生良好的心理特點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)機(jī),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力
1. 抓住學(xué)以致用的心理,開展與生活聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)
應(yīng)用是創(chuàng)新和社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力,也是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。中學(xué)生物教材中的實(shí)驗(yàn)是以訓(xùn)練基本操作和驗(yàn)證所學(xué)知識(shí)為主的,實(shí)驗(yàn)的理論性較強(qiáng),開始時(shí)學(xué)生會(huì)有較高的熱情和興趣,做多了,學(xué)生就會(huì)想,這些知識(shí)除了考試需要外還會(huì)與我的生活實(shí)際有什么關(guān)系呢?如果這個(gè)問題長(zhǎng)期得不到回答,就會(huì)使學(xué)生形成生物實(shí)驗(yàn)是與生活無關(guān)的“科學(xué)”,部分學(xué)生就會(huì)因此對(duì)生物實(shí)驗(yàn)失去興趣。
對(duì)生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行情境化處理和適時(shí)增加趣味性、實(shí)用性的實(shí)驗(yàn),將能很好地滿足學(xué)生這樣的心理需求,甚至?xí)〉靡庀氩坏降慕虒W(xué)效果。如:“制作細(xì)胞模型”這一實(shí)驗(yàn)材料中的瓊脂不容易取得,需要量相對(duì)較多。在實(shí)驗(yàn)前,筆者讓學(xué)生考慮“可以用什么材料來代替瓊脂,有無更好的方法,做到既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠呢?”有的學(xué)生就想到了用果凍代替瓊脂,在制作過程中,果凍殼做細(xì)胞膜,綠豆作葉綠體,花生做細(xì)胞核。這樣,一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又有觀賞價(jià)值的細(xì)胞模型就做好了。
2. 激發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的心理,培養(yǎng)創(chuàng)新的能力
學(xué)生做多了教材中明確列出的實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)用品和用量的實(shí)驗(yàn)后,會(huì)由于自己的主動(dòng)性無從發(fā)揮而產(chǎn)生厭倦的心理;另外,學(xué)生通過自己實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),逐步地認(rèn)識(shí)到,實(shí)驗(yàn)是研究生物的結(jié)構(gòu)與功能,揭示生命本質(zhì)的一種手段,也是用來解決生活中實(shí)際問題的重要手段,到了一定時(shí)候就會(huì)激起自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來解決一些簡(jiǎn)單問題的意向性心理需要。
總之,重視根據(jù)學(xué)生的心理特點(diǎn)來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué),糾正學(xué)生的不良心理障礙,培養(yǎng)健康的實(shí)驗(yàn)心理,有利于學(xué)生知識(shí)的掌握和技能的形成,促進(jìn)學(xué)生能力的發(fā)展,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。
篇6
(安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院,安徽 淮南 232001)
【摘要】采礦專業(yè)大學(xué)生就業(yè)去向以艱苦行業(yè)為主,就業(yè)形勢(shì)總體較為平衡,專業(yè)對(duì)口率較高。采礦專業(yè)近年需求較旺但區(qū)域不平衡,就業(yè)區(qū)域相對(duì)比較集中。指導(dǎo)采礦專業(yè)大學(xué)生成為綜合能力強(qiáng)、專業(yè)技術(shù)高的復(fù)合型人才,要求針對(duì)采礦專業(yè)具體情況創(chuàng)新就業(yè)指導(dǎo)形式,實(shí)現(xiàn)畢業(yè)生充分和高質(zhì)量就業(yè)。本文結(jié)合我校采礦專業(yè)就業(yè)具體情況進(jìn)行分析并初步探討提出對(duì)策。
關(guān)鍵詞 安徽理工大學(xué);采礦專業(yè);就業(yè)特征;就業(yè)指導(dǎo)與服務(wù)
近年來,隨著普通高校招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大,高等教育逐漸從“精英教育”轉(zhuǎn)向“大眾教育”。高校畢業(yè)生人數(shù)倍增,導(dǎo)致面臨就業(yè)和待就業(yè)的大學(xué)生群體不斷膨脹,大學(xué)生就業(yè)問題成為全社會(huì)普遍關(guān)注的問題。
煤炭主體專業(yè)近年需求較旺但區(qū)域不平衡,就業(yè)存在扎堆現(xiàn)象。從總體來看,畢業(yè)生競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng),結(jié)構(gòu)性、摩擦性失業(yè)并存,就業(yè)矛盾比較突出[1]。采礦專業(yè)大學(xué)生在思維態(tài)度、素質(zhì)特征等方面有別于其他學(xué)科的大學(xué)生,從而形成獨(dú)有的特色,因此有必要建立一套適合采礦專業(yè)大學(xué)生就業(yè)特征的就業(yè)指導(dǎo)與服務(wù)模式, 以提高大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)科學(xué)化水平。以安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院采礦系近兩年就業(yè)情況為基礎(chǔ),對(duì)采礦專業(yè)大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)與服務(wù)的研究,為實(shí)現(xiàn)高校畢業(yè)生更加充分和更高質(zhì)量的就業(yè)提供了一個(gè)新的思路。
1 采礦專業(yè)大學(xué)生就業(yè)特征
1.1 就業(yè)去向以艱苦行業(yè)為主,專業(yè)對(duì)口率高
根據(jù)世界能源國(guó)際組織和能源專家的預(yù)測(cè),21世紀(jì)煤炭作為主要基礎(chǔ)能源的地位不會(huì)改變[2]。采礦專業(yè)學(xué)生承擔(dān)推進(jìn)采礦技術(shù)的發(fā)展,提升采礦工程質(zhì)量水平等重要職責(zé)。
當(dāng)代大學(xué)生多為獨(dú)生子女,很少有機(jī)會(huì)經(jīng)歷艱苦生活的磨煉,選擇工作時(shí)更傾向于追求安逸,而采礦專業(yè)畢業(yè)生需要到采煤一線工作,井下工作環(huán)境惡劣,從事的行業(yè)比較艱苦,甚至比較危險(xiǎn)。相比2012年,2013年采礦專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后選擇艱苦行業(yè)就業(yè)的比例有下降的趨勢(shì),但仍然是采礦專業(yè)畢業(yè)生最主要的流向。
20世紀(jì)90年代煤炭工業(yè)低谷時(shí)期,煤炭高校煤炭主體專業(yè)發(fā)展受阻,紛紛減少招生或轉(zhuǎn)變專業(yè)方向,采礦專業(yè)畢業(yè)生少,進(jìn)入煤炭行業(yè)的更少,再加上行業(yè)人才流失等,煤炭行業(yè)人才短缺,采礦專業(yè)畢業(yè)生一直是各煤炭企業(yè)的香餑餑,供求比不斷增加,就業(yè)率普遍較高。我院2013年和2013年采礦專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率分別為100%和95.36%,專業(yè)對(duì)口率分別為99.16%和98.73,高于全國(guó)平均值77%,高于全國(guó)“985”和“211”工程院校平均值69%[3]。
1.2 就業(yè)區(qū)域集中,就業(yè)去向以地級(jí)市為主
采礦專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)就業(yè)區(qū)域相對(duì)比較集中,主要分布在安徽省內(nèi)和煤炭資源豐富的山西、河南、山東、寧夏幾個(gè)省份。安徽省內(nèi)以淮南市和淮北市為主,具體主要集中在大型煤礦企業(yè),如淮南礦業(yè)集團(tuán),國(guó)投新集能源股份有限公司和淮北礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司等。
采礦專業(yè)2012屆、2013屆畢業(yè)生就業(yè)主要集中在我國(guó)的地級(jí)市,占畢業(yè)生的比例都在70%以上,在省會(huì)城市就業(yè)的,占畢業(yè)生的比例分別為8.86%和13.27%,在縣級(jí)市就業(yè)的,占畢業(yè)生的比例分別為18.99%和13.72%。
2 就業(yè)指導(dǎo)與服務(wù)
近年來煤炭行業(yè)供需關(guān)系與長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略發(fā)展的矛盾凸顯,加之煤炭行業(yè)在工作環(huán)境特殊、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱和眾多安全因素影響下,已然影響采礦專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)。
采礦專業(yè)的學(xué)生由于其專業(yè)的特殊性,在就業(yè)中往往還面臨著其他特殊的問題,比如:工作環(huán)境艱苦,對(duì)本專業(yè)忠誠度不高;人云亦云,盲目跟風(fēng)考研;過分低估自己,信心不足等。針對(duì)采礦專業(yè)學(xué)生狀況,除通用的一些就業(yè)促進(jìn)措施外,筆者認(rèn)為還應(yīng)著力從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)工作,更好做好采礦專業(yè)就業(yè)指導(dǎo)與服務(wù)。
2.1 加強(qiáng)就業(yè)價(jià)值觀教育,增強(qiáng)采礦專業(yè)學(xué)生為采礦事業(yè)奮斗的決心
結(jié)合采礦專業(yè)及煤炭行業(yè)特點(diǎn),做好入學(xué)教育,加強(qiáng)專業(yè)思想教育,通過就業(yè)指導(dǎo)課、形勢(shì)報(bào)告會(huì)、經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)等途徑,讓大學(xué)生轉(zhuǎn)變就業(yè)觀念,認(rèn)清行業(yè)發(fā)展前景,引導(dǎo)他們及早做好適合自己的職業(yè)生涯規(guī)劃,及時(shí)調(diào)整就業(yè)心態(tài)和期望值,樹立“先就業(yè),后擇業(yè)”的觀念[4-5]。同時(shí),要使他們了解我國(guó)煤炭行業(yè)快速發(fā)展與人才短缺的現(xiàn)象,幫助學(xué)生樹立信心,使他們具有學(xué)習(xí)熱情,堅(jiān)定選擇采礦行業(yè)就業(yè)的決心。
2.2 加強(qiáng)采礦專業(yè)大學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)
通過對(duì)我校采礦專業(yè)畢業(yè)生跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn),社會(huì)用人單位普遍反映目前采礦專業(yè)畢業(yè)生具備較好的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí),但動(dòng)手能力差,實(shí)踐能力薄弱,難以較快適應(yīng)礦山工作的需要,畢業(yè)年后仍不能獨(dú)立勝任礦山生產(chǎn)技術(shù)和管理工作。針對(duì)這一狀況,在教學(xué)過程中優(yōu)化專業(yè)培養(yǎng)方案,改善硬件環(huán)境,增加實(shí)踐性教學(xué)學(xué)時(shí),具體從課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、科研創(chuàng)新、社會(huì)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)建立完備的實(shí)踐教學(xué)體系[6]。提升采礦專業(yè)學(xué)生能力、素質(zhì)、創(chuàng)新意識(shí)和初步創(chuàng)新能力,縮短采礦專業(yè)學(xué)生獨(dú)立勝任礦山生產(chǎn)技術(shù)和管理工作的周期。
2.3 有效拓寬實(shí)習(xí)、就業(yè)渠道,實(shí)現(xiàn)“走出去”戰(zhàn)略
有關(guān)就業(yè)部門積極主動(dòng)聯(lián)系或?qū)嵉乜疾飚厴I(yè)生實(shí)習(xí)單位,在各類實(shí)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié),帶學(xué)生深入煤炭企業(yè)一線,尤其是省外的煤炭企業(yè),假期多進(jìn)行進(jìn)煤炭企業(yè)社會(huì)實(shí)踐等;大力開拓就業(yè)市場(chǎng),進(jìn)一步加強(qiáng)同煤炭勘探、建設(shè)、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、煤機(jī)等煤炭行業(yè)單位合作,邀請(qǐng)其來校招聘,同時(shí),利用好校友資源,創(chuàng)造條件,拓寬就業(yè)渠道,充分挖掘煤炭行業(yè)就業(yè)潛力;加大與非煤礦企業(yè)、建筑、鐵路等行業(yè)聯(lián)系,開拓就業(yè)市場(chǎng);鼓勵(lì)、引導(dǎo)學(xué)生考研深造不僅可以培養(yǎng)煤炭行業(yè)更高級(jí)的專業(yè)技術(shù)人才,同時(shí)也一定程度緩解就業(yè)壓力;引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自身情況考公務(wù)員和事業(yè)單位、自主創(chuàng)業(yè)、應(yīng)征入伍拓寬就業(yè)途徑。
2.4 增強(qiáng)學(xué)生人文素質(zhì)教育,提升大學(xué)生就業(yè)能力
基本工作能力、專業(yè)技能、求職技能構(gòu)成了大學(xué)生就業(yè)的核心能力[7],從就業(yè)能力的角度,采礦專業(yè)學(xué)生由于其專業(yè)特殊性,普遍知識(shí)面較窄,與人溝通交流機(jī)會(huì)相對(duì)較少,第二課堂參與度不高,表現(xiàn)在就業(yè)能力上主要為表達(dá)能力差、組織管理和人際溝通能力差、綜合知識(shí)能力差,除此之外,還有自我推銷能力、發(fā)展能力等方面優(yōu)勢(shì)不足。以上的不足與缺陷可以通過增強(qiáng)學(xué)生人文素質(zhì)來提升就業(yè)能力[7],具體通過開設(shè)人文素質(zhì)教育必修和選修課程、豐富第二課堂等方式提高學(xué)生綜合素質(zhì)。增強(qiáng)采礦專業(yè)學(xué)生人文素質(zhì)教育,改變單一、唯專業(yè)論的就業(yè)能力機(jī)制,培養(yǎng)學(xué)生成為綜合能力強(qiáng),專業(yè)技術(shù)高的復(fù)合型人才。
2.5 認(rèn)清國(guó)內(nèi)礦山企業(yè)的實(shí)際情況,引導(dǎo)學(xué)生合理流向
畢業(yè)生就業(yè)受經(jīng)濟(jì)動(dòng)因、社會(huì)動(dòng)因和畢業(yè)生價(jià)值取向等影響較大[8]。學(xué)生在安徽度過四年大學(xué)時(shí)光,老師授課大多以兩淮煤田為例,實(shí)習(xí)基地和就業(yè)資源也多建于兩淮地區(qū),從我校畢業(yè)生就業(yè)情況看,2012年我校采礦專業(yè)畢業(yè)生畢業(yè)后選擇在安徽工作的比例為54.21%,2013年為48.53%。
我國(guó)煤炭分布呈“西多東少”的格局,全國(guó)煤炭行業(yè)需要人才,而安徽兩淮地區(qū)煤炭企業(yè)人才基本飽和,西部一些省市急缺人才。要讓學(xué)生改變傳統(tǒng)觀念,引導(dǎo)學(xué)生了解西部煤炭企業(yè),鼓勵(lì)學(xué)生到西部去,到祖國(guó)最需要的地方去建功立業(yè)。
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篇7
摘 要 文章通過分析膝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生物力學(xué)特征,結(jié)合籃球技術(shù)動(dòng)作特點(diǎn),確定了膝關(guān)節(jié)各部位運(yùn)動(dòng)損傷的發(fā)生機(jī)制。并提出通過掌握運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征,對(duì)科學(xué)指導(dǎo)訓(xùn)練、提高運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平以及預(yù)防膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)損傷發(fā)生等具有非常重要的意義。
關(guān)鍵詞 膝關(guān)節(jié)生物力學(xué) 運(yùn)動(dòng)損傷 力量訓(xùn)練
運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)根據(jù)人體的形態(tài)機(jī)能特點(diǎn)結(jié)合對(duì)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地器材的改進(jìn),研究最合理、最有效的運(yùn)動(dòng)技術(shù);通過改善訓(xùn)練手段增加運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的適應(yīng)性;通過研究運(yùn)動(dòng)損傷發(fā)生機(jī)制、改善不合理的運(yùn)動(dòng)技術(shù),在訓(xùn)練中改善神經(jīng)肌肉系統(tǒng)功能和強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)器官承受能力,達(dá)到預(yù)防損傷的目的[1]。作者通過參閱大量文獻(xiàn),闡述籃球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征,提出其指導(dǎo)膝關(guān)節(jié)科學(xué)訓(xùn)練和預(yù)防膝關(guān)節(jié)損傷依據(jù)。
一、膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)及生物力學(xué)特征
(一)膝關(guān)節(jié)是人體結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的關(guān)節(jié),由兩個(gè)包在同一關(guān)節(jié)囊內(nèi)的關(guān)節(jié)組成,即股-髕關(guān)節(jié)為滑車關(guān)節(jié)和股-脛關(guān)節(jié)為橢圓形關(guān)節(jié)。膝關(guān)節(jié)周圍的肌肉、肌腱、前方髕韌帶、內(nèi)外側(cè)副韌帶、前后十字韌帶以及內(nèi)外側(cè)半月板共同維持膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性[2]。
(二)膝關(guān)節(jié)的側(cè)副韌帶位于關(guān)節(jié)囊的外面,有內(nèi)側(cè)副韌帶和外側(cè)副韌帶兩條,其主要作用是使膝關(guān)節(jié)不能產(chǎn)生內(nèi)收與外展運(yùn)動(dòng),并且限制膝關(guān)節(jié)過度發(fā)生旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)。[這兩側(cè)韌帶在膝關(guān)節(jié)伸直時(shí)被拉緊起固定作用,此時(shí)小腿不能做內(nèi)旋及外旋動(dòng)作。當(dāng)屈膝時(shí),這兩側(cè)韌帶松弛,小腿可做小幅度的內(nèi)、外旋動(dòng)作[3]。在籃球運(yùn)動(dòng)中膝關(guān)節(jié)屈曲,小腿突然內(nèi)收內(nèi)旋,或大腿突然外展外旋可能發(fā)生外側(cè)副韌帶損傷。常見持球突破,急停跳起投籃或跳起搶籃板等動(dòng)作。
(三)半月板由致密環(huán)狀纖維所組成,其中含少量軟骨組織,具有一定的彈性,它們的主要功能是使股骨與脛骨兩者的關(guān)節(jié)面更加吻合,增加膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性,并且有緩沖股、脛骨之間沖擊力的作用[4]。
(四)膝關(guān)節(jié)囊內(nèi)共兩條十字韌帶,主要功能是限制脛骨過度前移或后移。膝關(guān)節(jié)處于半屈曲位突然完成旋轉(zhuǎn)及內(nèi)收、外展是重要的損傷機(jī)制,常合并內(nèi)側(cè)副韌帶或半月板損傷。
股四頭肌腱大部分止于髕骨上緣,一部分越過髕骨上緣止于髕骨表面,股四頭肌在膝屈30°時(shí),4個(gè)頭的合力最大,加上這時(shí)髕股間的力矩最大[5]。
(五)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性生物力學(xué)
膝關(guān)節(jié)是全身最大的負(fù)重關(guān)節(jié),同時(shí)它又缺乏固有的內(nèi)在穩(wěn)定性,韌帶、關(guān)節(jié)囊和提供的靜力和動(dòng)力性穩(wěn)定作用起著特別重要作用[6]。
(六)籃球運(yùn)動(dòng)的基本技術(shù)動(dòng)作生物力學(xué)分析
膝關(guān)節(jié)主要功能是屈伸運(yùn)動(dòng),在半屈或屈90°時(shí)有輕微的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?;@球運(yùn)動(dòng)中的特點(diǎn)是膝關(guān)節(jié)于半蹲位滑步、進(jìn)攻、防守、制動(dòng)、踏跳與上籃、落地緩沖等。這些動(dòng)作都要求膝于半屈曲位屈伸與扭轉(zhuǎn),以實(shí)現(xiàn)快速變向、伸膝發(fā)力的要求。
二、膝關(guān)節(jié)力量訓(xùn)練
根據(jù)膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理,力求膝關(guān)節(jié)在運(yùn)動(dòng)中穩(wěn)定性和靈活性相統(tǒng)一,力量、速度和耐力相統(tǒng)一。所以對(duì)膝關(guān)節(jié)周圍肌肉韌帶的力量訓(xùn)練尤為重要。使膝關(guān)節(jié)適應(yīng)籃球運(yùn)動(dòng)技術(shù)特點(diǎn)的力學(xué)要求,同時(shí)保護(hù)關(guān)節(jié)避免損傷發(fā)生。通過對(duì)關(guān)節(jié)周圍肌肉力量訓(xùn)練經(jīng)過力的傳遞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化至肌腱、韌帶以及骨。
(一)肌肉力量訓(xùn)練相關(guān)理論
“訓(xùn)練適應(yīng)”是反映運(yùn)動(dòng)員機(jī)體在長(zhǎng)期訓(xùn)練和外界環(huán)境(指自然環(huán)境與訓(xùn)練、比賽環(huán)境、其中主要是訓(xùn)練負(fù)荷)刺激的作用下所產(chǎn)生的生物學(xué)方面的“動(dòng)態(tài)平衡”(指能量消耗與補(bǔ)充的動(dòng)態(tài)平衡)。這種適應(yīng)能滿足競(jìng)技比賽所需要的各種機(jī)能能力,并按照“刺激—反應(yīng)—適應(yīng)—再刺激—再反應(yīng)—再適應(yīng)”的規(guī)律變化。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的任務(wù)就是通過合理的訓(xùn)練負(fù)荷,打破機(jī)體原有的生物適應(yīng)與平衡,使機(jī)體在新的水平上產(chǎn)生新的生物適應(yīng)與平衡[7-8]。
(二)方法
1.固定阻力負(fù)荷練習(xí)
又稱靜力性練習(xí)。是指人體用力時(shí),各運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)無運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化,此時(shí),肌肉產(chǎn)生張力但不發(fā)生長(zhǎng)度變化。如靜止負(fù)杠鈴半蹲等。
2.動(dòng)力性沖擊負(fù)荷訓(xùn)練
是指肌肉先進(jìn)行離心收縮、緊接著迅速進(jìn)行向心收縮的練習(xí)方法。是利用肌牽張反射會(huì)產(chǎn)生超大力量的原理,是在一次練習(xí)中增大肌肉訓(xùn)練效果的較好練習(xí)形式。
3.等動(dòng)練習(xí)器械訓(xùn)練
該種練習(xí)是借助專門的等動(dòng)力量練習(xí)器進(jìn)行,在練習(xí)中,練習(xí)的阻力與運(yùn)動(dòng)員的用力相適應(yīng),從而保證了肌肉在收縮過程中始終按恒速或接近恒速的方式進(jìn)行。
三、結(jié)論
膝關(guān)節(jié)是人體結(jié)構(gòu)最復(fù)雜關(guān)節(jié),本身內(nèi)在不穩(wěn)定?;@球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)技術(shù)動(dòng)作又處于關(guān)節(jié)生物力學(xué)的薄弱點(diǎn)。所以運(yùn)動(dòng)損傷發(fā)病率高,籃球技術(shù)動(dòng)作要求膝關(guān)節(jié)適應(yīng)其速度力量及耐力要求。在充分了解膝關(guān)節(jié)生物力學(xué),掌握其力學(xué)規(guī)律,根據(jù)人體形態(tài)機(jī)能特點(diǎn),進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練,不斷改進(jìn)運(yùn)動(dòng)技術(shù),提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。同時(shí)的預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷及康復(fù)都具有重要意義。
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篇8
【摘要】 目的 觀察辛伐他汀對(duì)骨質(zhì)疏松大鼠骨代謝和股骨生物力學(xué)的影響。 方法 將SD大鼠隨機(jī)分成假手術(shù)組(SHAM)、卵巢切除組(OVX)、卵巢切除加辛伐他汀組(OVX+SIM),每組16只。適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后手術(shù),術(shù)后8周給藥,OVX+SIM組給予辛伐他汀5 mg·kg-1·d-1,其余2組用等量生理鹽水灌服。用藥后第4、12周分2批各處死半數(shù)大鼠,取血觀察各組大鼠的骨源性堿性磷酸酶(BALP)、骨鈣素(BGP)的代謝情況。分離股骨進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn),檢測(cè)股骨最大載荷、彈性載荷、最大橈度、彈性橈度等生物力學(xué)性能。 結(jié)果 (1)用藥4周,BALP水平OVX+SIM組較OVX組升高(P
【關(guān)鍵詞】 辛伐他汀; 股骨; 生物力學(xué); 疾病模型, 動(dòng)物; 骨質(zhì)疏松; 骨鈣素; 堿性磷酸酶
辛伐他汀對(duì)去勢(shì)大鼠骨代謝和股骨生物力學(xué)影響骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis, OP)是以低骨量、骨組織微結(jié)構(gòu)退變、骨脆性增加從而導(dǎo)致發(fā)生骨折的危險(xiǎn)性升高為特征的一種全身性疾病,其主要危害是骨折,骨骼生物力學(xué)性能的降低是骨折發(fā)生的主要原因之一。近年發(fā)現(xiàn)他汀類藥物具有促進(jìn)骨形成和加速骨折愈合的作用[1-2]。去卵巢大鼠可以較好地模擬婦女絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松狀態(tài),筆者以去卵巢大鼠建立絕經(jīng)后OP模型,給予辛伐他汀(simvastatin,Simv)灌胃,取血觀察大鼠骨代謝的變化,取股骨標(biāo)本進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)測(cè)定骨生物力學(xué)指標(biāo)[3]。以評(píng)價(jià)Simv對(duì)去卵巢大鼠骨代謝及骨生物力學(xué)性能的影響,進(jìn)一步探討Simv的抗骨質(zhì)疏松作用。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 動(dòng)物與分組 選用雌性SD大鼠48只,3~4月齡,體質(zhì)量240~300 g[上海斯萊克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限責(zé)任公司,動(dòng)物許可證號(hào):SCXK(滬)2003-0003],適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后,隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)分為:假手術(shù)組(sham-ovariectomized rats, SHAM),卵巢切除組(ovariectomized rats, OVX),卵巢切除加Simv組(OVX+SIM),每組16只。
1.1.2 試劑與儀器 Simv片(杭州默沙東制藥有限公司,進(jìn)口藥品注冊(cè)證號(hào):H20030704,批準(zhǔn)文號(hào):國(guó)藥準(zhǔn)字號(hào)J20040032);大鼠血清骨源性堿性磷酸酶(BALP)、大鼠血清骨鈣素(BGP),均為美國(guó)ADL公司;電子萬能生物力學(xué)試驗(yàn)機(jī)(CSS-44100型,英國(guó)INSTRON公司);全自動(dòng)生化儀(chemix 180,日本Sysmex公司)。
1.2 方法
1.2.1 造模 1%戊巴比妥納(4 mL/kg)腹腔注射麻醉。取仰臥位,常規(guī)消毒后打開腹腔,切除雙側(cè)卵巢。SHAM組以同樣術(shù)式在卵巢附近切取與卵巢大小相近的脂肪組織。動(dòng)物自由進(jìn)食飲水,自然光照。
1.2.2 給藥方法 卵巢切除8周后,OVX+SIM組以Simv 5 mg·kg -1·d-1灌胃,(Simv用生理鹽水配制成1 mg/mL的混懸液,用前搖勻),連續(xù)12周;SHAM組及OVX組予同等體積生理鹽水灌胃。用藥4周隨機(jī)處死半數(shù)大鼠,12周處死全部大鼠。
1.2.3 血清生化指標(biāo)測(cè)定 各組大鼠處死前摘除眼球取血5 mL,離心分離血清,-80 ℃保存?zhèn)溆谩ALP、BGP測(cè)定ELISA定量。
1.2.4 三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn) 將股骨標(biāo)本自然解凍置于萬能電子生物力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上,保持其濕度,測(cè)試溫度為23 ℃,以股骨中點(diǎn)為加力點(diǎn),支座跨距23 mm,加載速度1 mm/min,載荷測(cè)量精度為0.01 N,撓度測(cè)量精度為0.001 mm,勻速加載至標(biāo)本斷裂。加載時(shí)注意股骨標(biāo)本橫截面短軸的方向與加載的力的方向一致;支座及加載壓頭的形狀應(yīng)加工成馬鞍形,可控制長(zhǎng)骨試件在加載的過程中基本不發(fā)生滾動(dòng)以減少系統(tǒng)誤差。計(jì)算機(jī)描記出載荷-變形(橈度)曲線,分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)過換算得出最大載荷、彈性載荷、最大橈度、彈性橈度。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 數(shù)據(jù)以x±s表示,采用SPSS 12.0 for windows進(jìn)行檢驗(yàn)及分析,多組間比較采用方差分析,P
2 結(jié) 果
2.1 血清生化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果 (1)用藥4周,12周OVX+SIM組BALP較OVX組均明顯增加(P
2.2 大鼠股骨三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果 用藥4周,最大載荷SHAM組較OVX組明顯增加(P
SHAM:假手術(shù)組;OVX:卵巢切除組;OVX+SIM:卵巢切除加辛伐他汀組. BALP:血清骨源性堿性磷酸酶;BGP:大鼠血清骨鈣素. 與OVX組同時(shí)間點(diǎn)比較,:P
SHAM:假手術(shù)組;OVX:卵巢切除組;OVX+SIM:卵巢切除加辛伐他汀組. 與OVX組同時(shí)間點(diǎn)比較,:P
3 討 論
BGP是成骨細(xì)胞分泌的一種肽類物質(zhì),可促進(jìn)骨鈣鹽沉積,增加骨細(xì)胞的礦化速度,其含量變化直接反映成骨細(xì)胞的活性,也直接反映骨形成率或骨轉(zhuǎn)換率。BALP是成骨細(xì)胞的一種胞外酶,其含量變化能夠直接反映成骨細(xì)胞活性。
在骨質(zhì)疏松發(fā)生早期,由于體內(nèi)雌激素水平降低,機(jī)體處于一種高骨轉(zhuǎn)換率的狀態(tài),此時(shí)體內(nèi)骨形成和骨吸收均會(huì)增高,因此OVX組BLAP水平可維持較高水平,故用藥4周,OVX組與SHAM組無明顯差異;用藥12周,OVX組的血清BALP與SHAM組比較明顯下降(P
用藥4周,OVX+SIM組大鼠的血清BALP增高,與OVX及SHAM組比較均有差別(P
生物力學(xué)特性是反映骨的生長(zhǎng)代謝情況的一個(gè)重要指標(biāo),它是骨量、骨結(jié)構(gòu)連續(xù)性、骨皮質(zhì)厚度及骨的材料特性的綜合反映[9]。用藥4周,OVX組股骨最大載荷和最大橈度均小于SHAM組,差異均有顯著性。最大荷載直接反映松質(zhì)骨骨小梁的骨質(zhì)、結(jié)構(gòu)的連續(xù)性,皮質(zhì)骨的強(qiáng)度,最大橈度反映骨組織的變形能力。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明OVX組大鼠股骨斷裂前所能承受的最大載荷以及股骨發(fā)生斷裂時(shí),股骨中性線偏離原始位置的最大位移均小于SHAM組,表明去卵巢造成股骨強(qiáng)度和整體抗骨折能力下降,符合骨質(zhì)疏松后骨生物力學(xué)性能的本質(zhì)特征。分析原因可能為去卵巢后,由于體內(nèi)雌激素分泌減少,機(jī)體處于一種高骨轉(zhuǎn)換率的狀態(tài),此時(shí)體內(nèi)的骨吸收和骨形成均會(huì)增高,兩者的凈效應(yīng)表現(xiàn)為骨丟失。而骨質(zhì)疏松早期主要是松質(zhì)骨受累,骨小梁變細(xì)、斷裂,骨小梁減少,骨髓腔變大,導(dǎo)致骨最大載荷和最大橈度下降。
用藥4周,OVX+SIM組股骨最大載荷和最大橈度與OVX組差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。說明4周時(shí)雖然Simv能使成骨細(xì)胞活性增加,促進(jìn)成骨,但不能防止去勢(shì)大鼠的骨丟失,可能其成骨作用微弱,也可能其既促進(jìn)骨形成同時(shí)也促進(jìn)骨吸收。Sirola等的臨床研究表明早期Simv并不能防止骨丟失[10],F(xiàn)rans等報(bào)道小劑量的Simv早期促進(jìn)骨形成也促進(jìn)骨吸收,使骨量減少[11]。用藥12周,OVX+SIM組股骨最大載荷和彈性載荷較4周時(shí)明顯增加,且為組間最大,差異具有顯著性。表明隨著時(shí)間的延長(zhǎng),Simv的促進(jìn)成骨作用明顯增加,提高了斷裂前能承受的最大載荷以及股骨不發(fā)生永久形變所能承受的最大載荷,明顯改善了股骨的強(qiáng)度。
筆者認(rèn)為,Simv具有促進(jìn)骨形成的作用,隨時(shí)間延長(zhǎng)成骨作用加強(qiáng),能提高股骨的強(qiáng)度,降低骨折發(fā)生,為臨床骨質(zhì)疏松的防治增添了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。其促進(jìn)成骨的作用可能與BLAP和BGP水平密切相關(guān)。至于該藥物對(duì)骨質(zhì)疏松大鼠股骨力學(xué)性能影響的詳細(xì)機(jī)制及藥物濃度、作用時(shí)間對(duì)力學(xué)性能的影響,還有待進(jìn)一步研究。
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篇9
自1969年Hamdi首次報(bào)道L2漿細(xì)胞瘤和轉(zhuǎn)移性腺癌行椎體腫瘤切除、假體替代以來,經(jīng)過近四十年的發(fā)展,人工椎體作為一類有效的椎體替代物在臨床上得到廣泛應(yīng)用,目前報(bào)道的人工椎體模型,經(jīng)過一系列生物力學(xué)測(cè)試和臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn),對(duì)不同脊柱節(jié)段的椎體骨折、不同類型的人工椎體的選擇、術(shù)中放置人工椎置的差異〔1〕,乃至輔加不同類型的內(nèi)固定物,均可對(duì)脊柱重建術(shù)后的穩(wěn)定性產(chǎn)生不同的影響。因此本文對(duì)近年來生物力學(xué)應(yīng)用在人工椎體上的研究進(jìn)行如下的綜述。
1 生物力學(xué)在人工椎體置換術(shù)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用
1.1 人工椎體置換術(shù)的應(yīng)用
人工椎體目前運(yùn)用最廣泛的是脊柱轉(zhuǎn)移性腫瘤病灶切除后的重建,童元等認(rèn)為椎體腫瘤的手術(shù)適應(yīng)證應(yīng)該綜合考慮患者全身的情況、手術(shù)能否解決主要問題以及病程發(fā)展的快慢等因素。王新偉等〔2〕運(yùn)用可調(diào)式中空人工椎體治療脊柱嚴(yán)重粉碎性骨折(附9例報(bào)告),認(rèn)為對(duì)嚴(yán)重粉碎的椎體骨折,無法行自體骨重建者,人工椎體不失為一種選擇,但應(yīng)嚴(yán)格掌握適應(yīng)證。近來,王群波等〔3〕運(yùn)用納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合人工椎體治療胸腰椎椎體腫瘤14例,結(jié)果顯示復(fù)合人工椎體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 人工椎體置換的生物學(xué)設(shè)計(jì)要求
脊柱椎體次全切除術(shù)至少破壞2個(gè)脊柱功能單元的完整性,起支撐、承載及緩沖功能的前柱連續(xù)性中斷,同樣導(dǎo)致后柱結(jié)構(gòu)不穩(wěn),極易造成損傷。因而,行椎體切除術(shù)后無一例外的都要進(jìn)行重建前柱的結(jié)構(gòu)及生物力學(xué)的穩(wěn)定性。故人工椎體的生物學(xué)設(shè)計(jì)是否合理對(duì)術(shù)后融合有著重要的影響,楊明亮等〔4〕從外科技術(shù)角度評(píng)價(jià)內(nèi)鎖式人工頸椎間體,認(rèn)為其設(shè)計(jì)符合頸椎的解剖學(xué)特點(diǎn),生物力學(xué)上能有效穩(wěn)定頸椎。特別適合陳舊的屈曲壓縮骨折及頸椎后突畸形矯形。楊瑞甫等〔5〕采用六鋁四釩鈦合金(Ti6Al4V)為材料,設(shè)計(jì)一種中空可調(diào)式、自固定式的人工椎體,用于治療脊柱腫瘤和椎體爆裂性骨折,實(shí)驗(yàn)證明該人工椎體具有良好的即時(shí)穩(wěn)定性和遠(yuǎn)期穩(wěn)定性,且勿需聯(lián)合使用前路或后路內(nèi)固定器。綜上述,生物力學(xué)設(shè)計(jì)必須考慮以下幾個(gè)方面:(1)術(shù)后即刻穩(wěn)定性與脊柱生理曲度的恢復(fù)程度;(2)與椎體遠(yuǎn)期融合率;(3)有良好的生物相容性;(4)植入方便。
2 人工椎體生物力學(xué)測(cè)試的方法
2.1 屈服強(qiáng)度試驗(yàn)
采用軸向壓縮荷載或屈曲壓縮荷載,加載至失穩(wěn),目的在于研究人工椎體在某種載荷下的承載強(qiáng)度,強(qiáng)度試驗(yàn)需要加載直至材料破壞為止,通過荷載-位移曲線獲得生物力學(xué)參數(shù)。
2.2 內(nèi)置椎體疲勞試驗(yàn)
對(duì)內(nèi)置人工椎體施加周期性的荷載(cyclic loading),觀察其疲勞強(qiáng)度,以失敗的周期數(shù)定義疲勞強(qiáng)度。
2.3 內(nèi)固定物穩(wěn)定性試驗(yàn)
與前面兩種破壞性試驗(yàn)不同,穩(wěn)定性試驗(yàn)是非破壞性的。目的在于研究?jī)?nèi)置物在非破壞性的載荷下的內(nèi)固定強(qiáng)度與各種生理載荷的相關(guān)關(guān)系。
3 生物力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)P偷倪x擇
3.1 生物模型
目前常用的生物模型有尸體標(biāo)本、活體及犬、牛、豬、猴、羊等動(dòng)物模型,這幾種生物模型各有其優(yōu)缺點(diǎn)。人尸體標(biāo)本廣泛運(yùn)用于生物力學(xué)測(cè)試的離體研究,其優(yōu)點(diǎn)是能直接、精確測(cè)量脊柱各節(jié)段的運(yùn)動(dòng),缺點(diǎn)在于新鮮的尸體受數(shù)量的限制,且其離體標(biāo)本的測(cè)試亦在一定程度上改變了生理狀態(tài)下脊柱的力學(xué)特點(diǎn);人的活體研究主要運(yùn)用于臨床脊柱功能檢測(cè),還需考慮很多社會(huì)因素。目前對(duì)于在幾種動(dòng)物模型,是否與人類脊柱具有共性尚需進(jìn)一步探索,Kumar等〔6〕研究發(fā)現(xiàn)四足動(dòng)物脊柱的解剖學(xué)和形態(tài)學(xué)與人相似,他認(rèn)為從四足動(dòng)物的標(biāo)本上得出的結(jié)論可運(yùn)用到人的標(biāo)本上。Goel等利用有限元模型分析比較肯定了狗作為脊柱腰段生物力學(xué)研究模型的可靠性。牛椎體雖偏大,但因其與人椎體具有相同的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,故其運(yùn)用較多〔7〕。
3.2 非生物模型
3.2.1 有限元模型
1974年Belytschko首先將有限元分析方法應(yīng)用于脊柱力學(xué)研究,使脊柱有限元模型成為最早建立的脊柱非生物模型。通過對(duì)有限元法的生物力學(xué)研究與實(shí)體的生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn),其結(jié)果是可靠、有效的。具有能夠獲得實(shí)體實(shí)驗(yàn)中無法得到的許多重要參數(shù),能任意改變某一參數(shù)以觀察其產(chǎn)生的影響,能進(jìn)行前瞻性研究并直接指導(dǎo)臨床實(shí)踐。隨著人們對(duì)組織力學(xué)特性的認(rèn)識(shí),有限元分析軟件在國(guó)內(nèi)外不斷開發(fā)與應(yīng)用,不但促進(jìn)了有限元技術(shù)的發(fā)展,而且推動(dòng)著脊柱生物力學(xué)更深入的發(fā)展。
3.2.2 數(shù)學(xué)相關(guān)模型
隨著Chu等將數(shù)學(xué)相關(guān)方法運(yùn)用到力學(xué)研究中,近年來,數(shù)學(xué)相關(guān)模型已成為未來生物力學(xué)發(fā)展的一大方向〔8〕。其實(shí)質(zhì)上是采用先進(jìn)的圖像處理技術(shù)與設(shè)備,通過被測(cè)對(duì)象的原始圖像字灰度進(jìn)行直接的數(shù)字處理,由計(jì)算機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)的工作和一些圖像處理運(yùn)算,再把圖像信息轉(zhuǎn)變成電信號(hào),實(shí)現(xiàn)物體變形場(chǎng)的測(cè)量。對(duì)采集對(duì)象、測(cè)量環(huán)境要求較低。具有自動(dòng)、非接觸式的、運(yùn)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
4 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及其測(cè)試方法
4.1 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)
主要要解決離體脊柱標(biāo)本測(cè)試時(shí)的運(yùn)動(dòng)必須模擬脊柱的自然運(yùn)動(dòng)和任意脊柱結(jié)構(gòu)平面負(fù)載的均衡性這兩個(gè)方面的問題。Panjabi提出的穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)P褪且环N非損傷性生理載荷模式,通過加載夾具對(duì)試驗(yàn)對(duì)象分別施加6對(duì)大小相等、方向相反、互為平行的“純力矩”,產(chǎn)生相應(yīng)的前屈、后伸,左右側(cè)屈,左右旋轉(zhuǎn)6種運(yùn)動(dòng)方式。Niosi等〔9〕在此基礎(chǔ)上,測(cè)量時(shí)加用光電子照相技術(shù),使結(jié)果更精確。
4.2 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的測(cè)試方法
4.2.1 光學(xué)測(cè)量法
光學(xué)測(cè)量法包括光干涉效應(yīng)直接測(cè)量法、光學(xué)杠桿延伸擴(kuò)大位移法和光學(xué)遙測(cè)法〔10〕。立體的光學(xué)系統(tǒng)由2個(gè)互成角度的平面光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成的,利用動(dòng)作分析系統(tǒng)記錄受試者運(yùn)動(dòng)時(shí)的皮表標(biāo)記坐標(biāo),經(jīng)過計(jì)算機(jī)重建三維運(yùn)動(dòng),確定脊柱的空間坐標(biāo)位置。其優(yōu)點(diǎn)是立體重建、定位精確、可以非接觸多節(jié)段測(cè)量。Pflugmacher等〔11〕對(duì)成人尸體胸腰椎標(biāo)本用4種可調(diào)節(jié)與不可調(diào)的人工椎體附加內(nèi)固定后進(jìn)行生物力學(xué)性能測(cè)試,利用的是光學(xué)系統(tǒng),分別在T12和L2椎體上安裝非線性二極管,通過PCReflex運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng),得出載荷-位移曲線,試驗(yàn)顯示:可調(diào)節(jié)人工椎體與不可調(diào)節(jié)椎體在體外的力學(xué)性能方面沒有顯著差異,但聯(lián)合前后路內(nèi)固定后,其強(qiáng)度和穩(wěn)定性最大。
激光全息-散斑干涉法是將激光全息干涉與散斑干涉結(jié)合在一起的一種三維位移測(cè)量技術(shù),對(duì)人工椎體和椎間盤均能獲得高質(zhì)量的全息干涉條紋圖和散斑條紋圖,通過圖像可計(jì)算出椎體和椎間盤的剛性位移和應(yīng)變。Vahldiek等〔12〕對(duì)新鮮冰凍尸體脊柱(T12~L4)行T2椎體切除后,用碳纖維材料的人工椎體代替,并分別附加前路固定、后路固定及前后路聯(lián)合固定,加載不同的負(fù)荷,用一個(gè)帶有可發(fā)射非線性紅外線二極管的光電測(cè)量系統(tǒng),記錄載荷-位移曲線,得出結(jié)果示椎體替代物植入后僅附加前路內(nèi)固定與完整的椎體相比移動(dòng)度較大,特別是軸向扭轉(zhuǎn)。
4.2.2 電應(yīng)變法
電應(yīng)變式傳感器可通過電子儀器直接轉(zhuǎn)化為位移〔13〕,Lowe等〔15〕運(yùn)用MTS 809雙軸液壓隨動(dòng)生物力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)(biaxial servohydraulic biomechanical testing system)測(cè)量其可以承受的最大加載載荷大小,研究終板的抗壓縮強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)表明:終板后外側(cè)抗壓縮強(qiáng)度最大,中間部分最小,抗中空植入物臨界壓縮強(qiáng)度明顯高于抗實(shí)體植入物的裝置。對(duì)臨床上人工椎體的類型及放置位置的選擇具有一定的指導(dǎo)意義。
4.2.3 影像學(xué)法
影像學(xué)檢測(cè)手段已經(jīng)從早期簡(jiǎn)單的靜態(tài)平片發(fā)展到雙平片及三維動(dòng)態(tài)X線檢測(cè)。靜態(tài)片因其片子質(zhì)量、標(biāo)定不一等因素,誤差較大。Lee等〔16〕描述了一種用于腰椎三維運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量旋轉(zhuǎn)式X線照相裝置。該系統(tǒng)通過整合獲得三維方向的角度率。所獲數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)展示通過與計(jì)算機(jī)相連的電子單元加工處理。能提供脊柱位置的實(shí)時(shí)信息,有利于及時(shí)做出臨床檢測(cè)和評(píng)價(jià)。Wang等〔16〕采用的Zebirs CMS 70P系統(tǒng)是一種運(yùn)動(dòng)分析脊柱的三維分析儀,利用了超聲反射定位的原理,測(cè)定脊柱的三維空間位置,具有無創(chuàng)性、立體性、可靠和可重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)。
5 生物力學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)
5.1 載荷-位移曲線
反映了內(nèi)固定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性隨載荷變化的趨勢(shì)。Glazer等以6~8個(gè)樣本測(cè)量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理及相關(guān)分析;由載荷-位移曲線可以得到以下指標(biāo)(參數(shù)):
運(yùn)動(dòng)范圍(range of motion,ROM):指在載荷最大時(shí)脊柱運(yùn)動(dòng)的節(jié)段間的角度變化和節(jié)段間的位移量。由于每個(gè)標(biāo)本的生物力學(xué)性質(zhì)不同,為了直接進(jìn)行定量的比較,把各試驗(yàn)組的運(yùn)動(dòng)范圍均與同一完整脊柱標(biāo)本的運(yùn)動(dòng)范圍作比較,得出相對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍(relative range of motion,RROM)。
硬度/穩(wěn)定性和柔韌度/不穩(wěn)定性:可用硬度系數(shù)/穩(wěn)定性系數(shù)和柔韌系數(shù)/不穩(wěn)定性系數(shù)表示,是所施加的載荷除以椎體間所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)大小。
伸展-屈曲中性區(qū)(NZ):為中性區(qū)到實(shí)際加載荷時(shí)的位移,伸展中性區(qū)用-NZ表示,屈曲中性區(qū)用+NZ表示。
伸展-屈曲彈性區(qū):是彈性位移階段,從0載荷時(shí)的位移到最大載荷位移。伸展彈性區(qū)用-EZ表示,屈曲彈性區(qū)用+EZ表示。
5.2 載荷-圈數(shù)疲勞曲線
屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)樣本量小,常以個(gè)體值或中位數(shù)加以比較。Huang等〔17〕選擇幾個(gè)大小不同的載荷量重復(fù)實(shí)驗(yàn),獲得載荷-圈數(shù)疲勞曲線。
以上2個(gè)指標(biāo)均適用于離體標(biāo)本的測(cè)量使用。對(duì)于在體的人工椎體的生物力學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo),可運(yùn)用運(yùn)動(dòng)測(cè)量方法,利用光學(xué)原理或者影像學(xué)方法,立體重建、定位精確,并結(jié)合神經(jīng)功能恢復(fù)情況(Frankel分級(jí)),綜合得到人工椎體移位及重建節(jié)段骨融合情況。
6 生物力學(xué)評(píng)價(jià)促進(jìn)了人工椎體在脊柱重建術(shù)中的應(yīng)用及發(fā)展前景
一種新的脊柱內(nèi)固定裝置在運(yùn)用之前,除了要對(duì)器械本身的材料學(xué)測(cè)試外,大部分的器械還均以非破壞性試驗(yàn)進(jìn)行生物力學(xué)評(píng)價(jià),生物力學(xué)研究的發(fā)展,大大縮短了內(nèi)固定器械應(yīng)用于臨床的周期,因而在近20年來,脊柱新器械包括人工椎體的發(fā)展速度空前提高。有很多學(xué)者認(rèn)為目前的人工椎體置換既應(yīng)具有術(shù)后的即刻穩(wěn)定性,亦應(yīng)注重其對(duì)脊柱生理曲度的恢復(fù)以及兼顧遠(yuǎn)期的融合功能。王新偉等〔18〕應(yīng)用萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)對(duì)牛胸腰椎進(jìn)行力學(xué)測(cè)試,得出結(jié)果顯示任何內(nèi)固定都不能替代人體骨骼本身行使脊柱的力學(xué)性能。從遠(yuǎn)期效果看,人工椎體的作用是融合而不是支撐。因此生物力學(xué)的評(píng)價(jià)已經(jīng)成為人工椎體置換術(shù)適應(yīng)證及手術(shù)后效果評(píng)估不可或缺的一部分。
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篇10
脊柱椎體的壓縮性骨折是骨質(zhì)疏松患者最常見的并發(fā)癥,嚴(yán)重的椎體壓縮性骨折保守治療5 a內(nèi)死亡率可達(dá)23%~34%,目前常用的手術(shù)治療包括椎體撐開后單純植骨固定和(或)同時(shí)進(jìn)行堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定材料進(jìn)行固定等,手術(shù)創(chuàng)傷大,并發(fā)癥也多。經(jīng)皮椎體成形術(shù)(percutaneous vertebroplasty,PVP)與后凸成形術(shù)(percutaneous kyphoplasty,PKP)是脊柱外科近來發(fā)展迅速的一項(xiàng)新型微創(chuàng)外科技術(shù),通過經(jīng)皮向壓縮骨折椎體內(nèi)直接注入(PVP)或者先通過球囊擴(kuò)張?jiān)僮⑷耄≒KP)骨水泥等填充物,從而增強(qiáng)病變椎體的力學(xué)穩(wěn)定性,臨床應(yīng)用證實(shí)其有穩(wěn)定可靠、迅速有效的治療效果,且并發(fā)癥少,但到目前為止長(zhǎng)期臨床隨訪資料還不足,椎體成形術(shù)后脊柱生物力學(xué)的研究也發(fā)現(xiàn)了一些問題,椎體成形技術(shù)還需要不斷的改進(jìn)和探索,特別是材料的發(fā)展對(duì)減小椎體成形術(shù)的并發(fā)癥發(fā)生率和改善術(shù)后脊柱的生物力學(xué)特性起著關(guān)鍵的作用。
1 PVP和PKP的充填材料研究進(jìn)展
應(yīng)用于椎體成形的充填材料主要包括注射型聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)、復(fù)合骨水泥如玻璃陶瓷強(qiáng)化復(fù)合骨水泥(Orthocomp)、Cortoss(Orthovia)、Hydroxyapatite composite resin(Kuraray)以及可生物降解的骨水泥如天然珊瑚骨替代物和磷酸鈣骨水泥(calcium phosphate cement,CPC)等。
11 PMMA
具有粘稠度低,容易灌注,能快速提供需要的椎體強(qiáng)度和剛度,價(jià)格較便宜等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)在仍是目前臨床上椎體成形術(shù)較常用的材料,但其有一定的局限性:(1)粘滯性較低,滲漏是最常見的并發(fā)癥,向后方滲漏入椎管可壓迫脊髓,嚴(yán)重時(shí)可滲漏入血管沿靜脈回流引起肺栓塞,甚至導(dǎo)致患者死亡;(2)放熱反應(yīng):PMMA聚合時(shí)產(chǎn)熱可對(duì)周圍組織造成熱燒傷,有研究顯示骨水泥聚合時(shí)的溫度在椎體前部達(dá)44~113 ℃,在椎體中心達(dá)49~112 ℃,椎管內(nèi)達(dá)39~57 ℃,而溫度超過50 ℃的滯留時(shí)間分別可達(dá)55、8min和25 min〔1〕;(3)缺乏骨傳導(dǎo)性和生物活性,無法生物降解,后期可出現(xiàn)骨水泥與骨質(zhì)界面的松動(dòng);(4)PMMA注射后的椎體與臨近椎體的力學(xué)強(qiáng)度差異大,易導(dǎo)致臨近椎體的骨折;(5)有毒單體的釋放和PMMA碎屑的作用使細(xì)胞的生長(zhǎng)、DNA的合成和糖代謝受到抑制而具有細(xì)胞毒性,其單體毒性可引起患者血壓驟降,從而引起患者猝死的可能。另外,還有致敏、局部組織抗感染能力降低、致腫瘤等不良反應(yīng)。為了提高其機(jī)械性能和生物相容性,近年已有將具有生物活性的無機(jī)顆粒或纖維增強(qiáng)的高分子骨粘合劑加入PMMA來提高其生物相容性的報(bào)道,但仍然不滿意,其機(jī)械強(qiáng)度降低較快。
12 復(fù)合骨水泥
如Orthocomp、Cortoss、Hydroxyapatite composite resin(Kuraray)等與PMMA具有相似的基本性質(zhì),但較PMMA有更合適的粘稠度、X線的不透射性、硬化快、產(chǎn)熱低、具有更好的力學(xué)性能、生物活性及骨誘導(dǎo)性等優(yōu)點(diǎn)。Cortoss是一種新型合成骨腔填充物,容易彌散進(jìn)入松質(zhì)骨,彈性模量與骨相近。Orthocomp是一種玻璃陶瓷增強(qiáng)的多種基質(zhì)復(fù)合物骨水泥,雖然為不可吸收材料,但其具有親水性的表面,使骨水泥可以通過化學(xué)鍵與松質(zhì)骨連結(jié)。Jasper等研究發(fā)現(xiàn)Orthocomp的強(qiáng)度和剛度是PMMA骨水泥的2倍左右〔2〕。Belkoff等也研究表明Orthocomp對(duì)椎體的強(qiáng)度和剛度都有較好的恢復(fù)。Lu等介紹了一種含鍶羥基磷灰石粉末和BisGMA(bisphenol A diglycidylether dimethacrylate)的復(fù)合骨水泥,在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)P椭羞M(jìn)行30 000和20 000次的疲勞載荷測(cè)試后,骨水泥成形椎體的剛度與對(duì)照組相比分別下降75%和56%,平均抗壓極限載荷分別為5 056 N和5 301 N〔3〕。
13 磷酸鈣類骨水泥(CPC)
CPC具有任意塑形、自行固化、生物相容、逐步降解等特性,較PMMA有更好的生物相容性、骨傳導(dǎo)性和粘滯度。新骨的替代方式由CPC的表面向深層逐漸推進(jìn),6個(gè)月時(shí)平均長(zhǎng)入深度為6 mm,12個(gè)月時(shí)為114 mm。CPC可能是椎體成形術(shù)更好的注入材料,但在體內(nèi)的應(yīng)用及長(zhǎng)期生物力學(xué)和生物效應(yīng)還需要進(jìn)一步的研究〔4、5〕。Heini和Lim等〔6、7〕研究認(rèn)為CPC及改良的CPC在體內(nèi)成形過程中產(chǎn)熱明顯減少,并且具有良好的彌散能力,可以明顯增強(qiáng)骨質(zhì)疏松椎體的抗壓強(qiáng)度和剛度。其本身的強(qiáng)度低于正常椎體,但高于骨質(zhì)疏松椎體,在成形術(shù)后可以減小因椎體的剛度變化而導(dǎo)致上下緣椎體骨折的幾率〔8〕。CPC固化后的微孔結(jié)構(gòu)具有引導(dǎo)新骨形成能力,但無誘導(dǎo)成骨活性,生物活性CPC利用其固化過程溫和的特性,將骨形態(tài)生長(zhǎng)蛋白BMP與CPC均相負(fù)荷,使材料在充填修復(fù)的同時(shí)加速CPC的降解和促進(jìn)成骨作用。然而,Heini等認(rèn)為CPC的生物降解也會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的問題,治療骨質(zhì)疏松椎體壓縮骨折時(shí),骨水泥快速吸收會(huì)削弱椎體并導(dǎo)致其進(jìn)一步塌陷〔9〕。
Cunin應(yīng)用一種具有多孔狀結(jié)構(gòu)的天然珊瑚加入骨誘導(dǎo)因子BMP進(jìn)行研究,認(rèn)為顆粒狀的天然珊瑚具有可注射性、生物相容性和骨誘導(dǎo)性,但其生物力學(xué)特性還需進(jìn)一步研究〔7〕。最近有報(bào)道用MMA(methyl methacrylate)處理的SrHAC(strontiumcontaining hydroxyapatite cement)對(duì)椎體剛度、壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和楊氏系數(shù)的恢復(fù)都具有很好的效果〔10〕。
2 PVP和PKP的生物力學(xué)研究
椎體成形術(shù)的短期療效十分令人鼓舞,也推動(dòng)了PVP和PKP在臨床的發(fā)展,Garfin等報(bào)道了從1998年10月~2000年5月由多家醫(yī)院參與的臨床研究結(jié)果,共340例,603個(gè)椎體,隨訪最長(zhǎng)18個(gè)月,超過90%的患者癥狀改善。有人對(duì)13例經(jīng)過經(jīng)皮椎體成形術(shù)的患者進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)5 a的隨訪觀察,結(jié)果臨床療效顯著,5 a的長(zhǎng)期隨訪發(fā)現(xiàn)VAS(visual analogue scale)評(píng)分略升高,但仍然明顯低于術(shù)前水平,未發(fā)現(xiàn)成形椎體的進(jìn)一步壓縮〔11〕。近年來對(duì)于椎體成形術(shù)后脊柱的生物力學(xué)研究顯示椎體成形術(shù)后對(duì)于脊柱整體特別是臨近椎體的影響還是顯著的。對(duì)椎體成形術(shù)后脊柱的生物力學(xué)研究對(duì)于正確應(yīng)用椎體成形術(shù)十分有幫助,并對(duì)臨床應(yīng)用進(jìn)行正確的指導(dǎo)。
21 術(shù)后骨折椎體的生物力學(xué)性質(zhì)
PMMA或磷酸鈣椎體成形后的生物力學(xué)研究證實(shí)骨折椎體成形后的穩(wěn)定性參數(shù)顯著提高〔12〕,可防止椎體的進(jìn)一步塌陷和變形。椎體壓縮骨折后降低了運(yùn)動(dòng)節(jié)段的椎體壓縮強(qiáng)度,增加后柱的負(fù)荷而引起疼痛,通過對(duì)尸體模型的測(cè)量發(fā)現(xiàn)病變椎體后柱的壓力負(fù)荷在屈曲時(shí)增高21%、42%,后伸時(shí)增加39%~68%,椎體成形術(shù)后則使脊柱屈曲時(shí)后柱的壓力負(fù)荷減小26%,后伸時(shí)減小61%,結(jié)果示椎體骨折前和成形術(shù)后的神經(jīng)弓壓力無明顯差異,全部或部分的逆轉(zhuǎn)了后部結(jié)構(gòu)的壓力負(fù)荷,從而使疼痛癥狀立即緩解〔13〕。
22 充填材料與骨折椎體生物力學(xué)的關(guān)系
基于骨水泥注入越多椎體可以得到更好強(qiáng)化的觀念,有些臨床醫(yī)生在病變椎體內(nèi)注入最大劑量的骨水泥來提高其椎體抗壓強(qiáng)度,有人報(bào)道在尸體標(biāo)本中可以注入椎體容積70%的骨水泥〔14〕。椎體成形后的強(qiáng)度越大,對(duì)上下位椎體的應(yīng)力也越強(qiáng),使臨近椎體的骨折發(fā)生率增高,特別是在高齡骨質(zhì)嚴(yán)重疏松患者。成形術(shù)后臨近椎體有抗壓縮力下降及椎體間移位等改變,并且臨近椎體抗壓力下降的程度與成形術(shù)時(shí)注入的骨水泥量相關(guān)〔15、16〕。是否注入的骨水泥量越大,椎體的抗壓強(qiáng)度和剛度就越高?Molloy,S等對(duì)120個(gè)椎體(T6~L5)注入2~8 ml不等量的骨水泥,研究發(fā)現(xiàn)注入量與椎體抗壓強(qiáng)度和剛度的恢復(fù)只有弱相關(guān)(r2分別為021和027),抗壓強(qiáng)度和剛度的恢復(fù)平均只需要注入椎體容積的162%和298%〔17〕。注入的骨水泥量越大,滲漏的幾率則越高。Belkog等〔18〕人對(duì)骨質(zhì)疏松女性尸體的椎體建立壓縮性骨折模型,用Orthocomp或Simplex P作為充填材料,結(jié)果僅需2 ml即可恢復(fù)椎體的壓縮強(qiáng)度,而椎體剛度的恢復(fù)與水泥充填容量缺乏相關(guān)關(guān)系。減小骨水泥的注入量同時(shí)可縮短注入時(shí)間,明顯降低骨水泥滲漏的危險(xiǎn)。也有人報(bào)道椎體成形術(shù)后椎體剛度的恢復(fù)與注入的骨水泥量相關(guān),14%容積的骨水泥就可滿足剛度恢復(fù)的要求,30%容積的骨水泥注入則可使剛度明顯增加,使臨近椎體的骨折危險(xiǎn)增加〔19〕。
不同的充填材料對(duì)椎體生物力學(xué)性質(zhì)的影響也有不同。Belkoff等人先后對(duì)Simplex P,Cranoplastic,Osteobond,Orthocomp等不同材料進(jìn)行椎體成形術(shù)后的椎體生物力學(xué)研究,結(jié)果顯示Simplex P、Osteobond及Orthocomp能有效恢復(fù)椎體的剛度和壓縮強(qiáng)度,而Cranoplastic則僅能增加壓縮強(qiáng)度,不能恢復(fù)椎體的剛度,且在剛度的恢復(fù)程度上Orthocomp優(yōu)于Simplex P〔20、21〕。新型材料CPC能明顯恢復(fù)骨質(zhì)疏松椎體的抗壓強(qiáng)度,對(duì)剛度的恢復(fù)也較好,CPC的微孔結(jié)構(gòu)可以使新骨長(zhǎng)入,使其具有更好的生物相容性。對(duì)羥基磷灰石骨水泥(HA)充填椎體后的生物力學(xué)測(cè)試表明其對(duì)壓縮強(qiáng)度的恢復(fù)滿意,但對(duì)剛度的恢復(fù)作用小。MMA處理的SrHAC不僅有利于界面的融合,對(duì)椎體剛度、壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和楊氏系數(shù)的恢復(fù)都具有很好的效果,而且明顯優(yōu)于單純的SrHAC〔10〕。
23 PVP和PKP兩種術(shù)式的生物力學(xué)比較
Belkoff等先后兩次進(jìn)行了關(guān)于后凸成形術(shù)的體外生物力學(xué)檢測(cè),發(fā)現(xiàn)無論在有無載荷的情況下后凸成形術(shù)均能部分恢復(fù)椎體的高度,恢復(fù)椎體的強(qiáng)度。它在無載荷的情況下可以恢復(fù)丟失高度的97%,而椎體成形術(shù)僅能恢復(fù)30%,兩種方法都能明顯增強(qiáng)椎體的強(qiáng)度。Belkoff對(duì)16個(gè)椎體隨機(jī)分為PVP和PKP治療組,結(jié)果顯示PKP組能恢復(fù)椎體的起始剛度,而PVP則不能,PKP與PVP相比,不僅能有效恢復(fù)椎體的高度,而且能恢復(fù)椎體的壓縮強(qiáng)度和剛度〔22〕。但也有不同觀點(diǎn),Tomita等對(duì)30個(gè)骨質(zhì)疏松椎體隨機(jī)分為4組:(1)PKP+CPC;(2)PKP+PMMA;(3)PVP+CPC;(4)PVP+PMMA,術(shù)前及術(shù)后對(duì)椎體強(qiáng)度和剛度的分析顯示各組對(duì)椎體強(qiáng)度的恢復(fù)都較好,但對(duì)椎體剛度的恢復(fù)PKP組不及PVP組〔23〕。對(duì)于PVP和PKP術(shù)后的生物力學(xué)差異還有待進(jìn)一步研究。
24 預(yù)防性應(yīng)用椎體成形術(shù)可行性研究
水平骨小梁的丟失和骨小梁間空隙的增大降低了椎體的壓縮強(qiáng)度,這與骨礦物質(zhì)含量和密度高度相關(guān),椎體成形術(shù)的確切療效也僅在骨折疏松性骨折中發(fā)現(xiàn),術(shù)后椎體的抗壓能力能夠通過注入骨水泥而顯著增強(qiáng),但在正常BMD(bone mineral density)的椎體,成形術(shù)前后則沒有明顯差別。Skos Pheumaticos等對(duì)4個(gè)新鮮脊柱共40個(gè)正常椎體進(jìn)行椎體注入了PMMA與不注入PMMA的生物力學(xué)研究顯示未進(jìn)行成形術(shù)的椎體最大負(fù)荷為(6 72402±3 29170)N,然而注入了PMMA的椎體最大負(fù)荷為(5 770504±2 13372)N,兩組間統(tǒng)計(jì)學(xué)上無明顯區(qū)別。這提醒對(duì)有椎體骨折高?;颊哌M(jìn)行預(yù)防性的椎體成形術(shù)治療可能是不可取的〔24〕。在骨折椎體上下緣椎體注入適當(dāng)?shù)墓撬鄟砭徑庾刁w間強(qiáng)度差異,是否可以減少因?yàn)樽刁w間應(yīng)力不平衡導(dǎo)致的骨折以及是否能夠更有效的維持脊柱的生物力學(xué)穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步的研究。但對(duì)于有嚴(yán)重骨質(zhì)疏松患者的椎體壓縮性骨折,也有在包括骨折椎體共4個(gè)椎體注入PMMA(其中骨折椎體為T6、7,注入骨水泥椎體T6~9)〔25〕。近來陸續(xù)有對(duì)骨質(zhì)疏松患者預(yù)防性注入骨水泥來提高椎體強(qiáng)度可行性的研究。Sun,K等研究發(fā)現(xiàn),對(duì)高危患者注入至少椎體容積20%的骨水泥才能有效減少其骨折風(fēng)險(xiǎn),而對(duì)中等程度危險(xiǎn)度患者則需要注入椎體容積5%~15%的骨水泥,而這種預(yù)防性治療和骨折后進(jìn)行椎體成形術(shù)治療的并發(fā)癥發(fā)生率并無太大區(qū)別〔26〕。
25 椎體成形術(shù)后臨近椎體的生物力學(xué)改變
對(duì)椎體成形術(shù)后的生物力學(xué)研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)其不足之處,特別是對(duì)上下緣椎體的影響較為明顯。椎體成形術(shù)的目的為最大程度上的恢復(fù)壓縮椎體的剛度和抗壓強(qiáng)度,但對(duì)椎體強(qiáng)度的恢復(fù)或增強(qiáng),可能是臨近椎體骨折的重要原因,因其可使上下緣椎體所受壓力升高〔27〕。
Bertemann等對(duì)10例人體新鮮標(biāo)本相鄰椎體共20對(duì),隨機(jī)分成2組,一組下緣椎體注射PMMA,另一組設(shè)為對(duì)照,對(duì)上緣椎體負(fù)荷的生物力學(xué)研究顯示,2組上緣椎體在低于臨界負(fù)荷下與對(duì)照組無明顯差別,但在臨界負(fù)荷時(shí)實(shí)驗(yàn)組壓力平均低于對(duì)照組19%,在實(shí)驗(yàn)組中,骨折總發(fā)生在成形椎體的上緣椎體〔28〕。臨床上也有椎體成形術(shù)后上下臨近椎體骨折的報(bào)道〔15、29〕。在APerezHigueras等對(duì)13例經(jīng)過經(jīng)皮椎體成形術(shù)的患者進(jìn)行5 a長(zhǎng)期隨訪觀察得出臨床療效顯著的同時(shí)也發(fā)現(xiàn)有2例發(fā)生臨近椎體骨折〔11〕。對(duì)1組平均年齡74歲的椎體成形術(shù)后患者研究顯示,臨近椎體發(fā)生骨折概率每年遞增66%。其下緣椎體有一個(gè)或多個(gè)椎體骨折時(shí),第1 a發(fā)生骨折的危險(xiǎn)性提高了約5倍,在椎體骨折后的1 a里發(fā)生新的骨折的概率約192%〔30〕。
如前所述,椎體骨折可能與臨近椎體的強(qiáng)度增加有關(guān)。對(duì)L4、5椎體的研究發(fā)現(xiàn)椎體成形術(shù)后堅(jiān)硬的骨水泥對(duì)椎體上緣的終板造成約7%的壓縮,使椎間盤內(nèi)壓力較正常增高了19%,特別是在脊柱負(fù)荷增高時(shí),椎間關(guān)節(jié)活動(dòng)度下降11%,上緣椎體下終板內(nèi)凸增加17%,這可能是導(dǎo)致成形術(shù)后臨近椎體骨折的原因〔31〕。由于患者術(shù)后疼痛的減輕,改變了生活方式,脊柱運(yùn)動(dòng)量和負(fù)荷增加,也使椎體骨折的幾率增加。同時(shí)與成形術(shù)后椎體臨近的椎間盤內(nèi)壓力升高也使椎間盤突出的危險(xiǎn)性增加。
不同材料的使用對(duì)臨近椎體生物力學(xué)影響不同。一般而言,松質(zhì)骨彈性模量為168 MPa,PMMA則為2 700 MPa,CPC彈性模量在180 MPa左右,CPC較PMMA在避免應(yīng)力遮擋效應(yīng)和載荷傳遞異常以及減少相鄰椎體繼發(fā)骨折方面有優(yōu)越性。有研究顯示CPC椎體成形后,相鄰椎間盤應(yīng)力沒有明顯變化,應(yīng)力遮擋和異常載荷傳遞效應(yīng)甚微,相比PMMA、CPC椎體成形術(shù)在降低相鄰椎體骨折發(fā)生率方面有潛在的優(yōu)勢(shì)。
到目前為止,對(duì)椎體成形術(shù)后與未進(jìn)行椎體成形術(shù)時(shí)對(duì)臨近椎體發(fā)生骨折的危險(xiǎn)性是否增高還未見完全隨機(jī)試驗(yàn)的研究,然而臨近椎體的骨折也許是嚴(yán)重骨質(zhì)疏松的自然進(jìn)程,特別是臨近椎體有相似的機(jī)械和形態(tài)學(xué)特征。但近來相繼有報(bào)道椎體成形術(shù)后臨近椎體的力學(xué)性質(zhì)下降,可能增加骨折的危險(xiǎn)性。填充材料的發(fā)展可以有效增強(qiáng)骨折椎體的抗壓能力和維持良好的形態(tài)學(xué)特征,并可能使骨折椎體的生物力學(xué)性質(zhì)恢復(fù)到最佳的狀態(tài)。
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