生物力学特征
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了八篇生物力学特征范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
生物力学特征范文第1篇
生物力学表明，肌肉张力发展过程的长短与负荷大小有关。负荷增大时张力发展所经历的时间长，肌肉收缩产生动作的潜伏期随着负荷的增大而延长。爆发力是快速力量的组成部分。国内学者把快速力量定义为：“运动员在完成动作过程中，神经肌肉系统以尽快的速度发挥出尽可能高的力量的能力”。国际上对快速力量的定义有不同的提法，但公认通过测力所得。“F－t”曲线可定量地反映和评定运动员的快速力量。有人认为，爆发力是指肌肉在克服次极限阻力过程中产生最大加速的能力，爆发力可用F－t曲线中力的最大增长值(最大变化率)来表示。国内有学者有同样的认识，认为爆发力是力和速度的产物，亦称为速度力量，运动力学将其称为功率，其数值大小与肌肉收缩速度和收缩力量有关。由此可见，提高爆发力必然考虑F、V两个方面。如果在散打训练中掌握了力与速度的关系，便可提高训练效果。因此笔者认为，发展爆发力的特征是必须运用最大负荷与快速的合理结合，只有力与速度的结合，才能有效地提高爆发力。
二、最大动量训练法
最大动量训练法即是最大负荷与最大速度相结合训练运动员爆发力的方法。成都体院运动生物力学的教研室人员按照运动生物力学的思路，紧紧抓住肌肉力量训练中“力”这一主要因素，成功地运用了“黑箱”理论，研究出了一种新的发展肌肉爆发力的训练方法――最大动量的练法。分析其原因，最大负荷用力时，大脑皮质的运动中枢发放强而集中的高频冲动，这种冲动不仅可以动员兴奋性较高的慢性肌纤维，而且可动员兴奋性较低的某些快肌纤维参与工作，从而使用力肢体大多数的肌纤维参加工作，为爆发用力准备了强大的动力势能。经过较长时间反复对肌肉作这种性质的刺激，必然使肌肉的功能朝着这个方向作适应性的变化，使肌肉输出冲量的能力得到增强。而肌肉输出冲量能力的提高，必然对肌肉爆发力起着决定性作用。
如何运用最大动量训练，是提高运动爆发力的关键。根据爆发力的生理机制，最大负荷＋快速度的爆发力组合练习会产生最佳效果。根据肌肉的生物力学原理，任何单一练习都达不到预期的效果。实验证明，最大负荷和轻质负荷快速练习在爆发力组合方法中是缺一不可的，没有轻负荷快速练习前的最大负荷练习所造成的“爆发力势能”，爆发用力时想快也快不起来，没有大负荷练习后的轻负荷快速运动，其“爆发力动能”无法建立快速爆发力的动力定型，那么，运动员在散打实战中也不会应用自如。
最大动量训练法运用步骤：
(1)分析散打运动员的力量素质和技术状况，有针对性地设计一组力量练习动作。
(2)选用合理的测试手段(如卧推铅球、深半蹲、侧踹沙袋、直拳击打测力器等)，测试不同负荷下练习动作产生的输出冲量，测算最大输出冲量所对应的适宜负荷量。在此后一段时间的力量训练中，根据运动员各自的适宜负荷量进行训练。
(3)检查训练效果，及时纠正不足之处。经过一段时间(约2～3个月)的训练，由于适应性变化，水平有所提高，此时要重新测算适宜负荷量，为下一段时间提供新的指标。如此循环，使散打运动员爆发力迅速提高。
训练最大动量爆发力应注意以下问题：
1、应确保“最大负荷”和“最大速度”练习之间尽可能的短时间间隔。
2、运用最大动量训练，必须在肌肉不疲劳的情况下进行。因为肌肉疲劳时收缩速度减慢，此时进行爆发力练习，不可能取得良好的效果。
3、最大负荷力量练习与最大速度练习的动作结构应尽量一致。因为两部分练习必须先后作用于同样的肌肉，才能起到发展爆发力的作用。
生物力学特征范文第2篇
关键词：乒乓球；运动生物力学；研究方法；研究领域
中图分类号：G804.6文献标识码：B文章编号：1007-3612(2007)10-1381-03
随着现代科技水平的不断提高，运动生物力学研究手段与方法也不断地更新，研究内容和层次不断深入、系统，运动生物力学的研究方法在许多运动项目中有了广泛的应用，对于认识运动项目技术的规律和提高运动技术水平，起到了重要的作用。
对于运动生物力学的原理和方法在乒乓球运动项目中的应用，国内外已进行了许多研究，但已有的研究不够系统和深入，所用的运动生物力学研究方法比较单一，乒乓球专项化的运动生物力学仪器很少，对于乒乓球与球台或球拍碰撞的原理、乒乓球飞行的运动状态、乒乓球动作技术原理等有些方面揭示得还不够全面或尚未揭示，对于运动器材、服装的研究很少。
近年来，国际乒联对乒乓球竞赛规则的三大改革，以及现代世界乒乓球技术的迅猛发展，都要求我们要借助于科技的力量和手段，更加全面地、深刻地认识乒乓球运动的规律，不断地更新观念，技术上不断创新进步，训练方法上要更加科学合理，以促进乒乓球运动的发展。本文根据乒乓球运动专项运动生物力学研究的现状、运动生物力学学科发展趋势、以及乒乓球运动发展的实际需求，对运动生物力学在乒乓球运动中应用的研究领域和研究方法的发展趋势进行展望，以期对乒乓球运动规律有更加深刻而全面的认识，为运动生物力学如何更好地结合乒乓球专项特点为乒乓球运动实践服务提供借鉴。
1运动生物力学在乒乓球运动中应用的研究领域的展望
从运动生物力学角度来看，乒乓球运动是通过乒乓球和球拍位置的变化（平动和转动）与运动员机体的活动相结合的一项运动。运动员的击球动作使球拍和球碰撞后，击出的球以一定的动量、动量矩落到对方台面，与台面发生碰撞，反弹后再与对方的球拍相碰撞。归纳起来，乒乓球项目中的运动包括：运动员的运动（动作技术）、乒乓球在空中的运动（速度、旋转、弧线）、乒乓球的碰撞运动（乒乓球与球台或球拍碰撞）。对乒乓球这三个方面的运动生物力学研究分析需要一定的设备仪器与方法。与乒乓球运动相关联的还有球、球台、球拍等器材以及运动员的服装。
以往对乒乓球运动的运动生物力学研究在上述方面已进行过一定的研究，但对于乒乓球与球台或球拍碰撞的原理、乒乓球飞行的运动状态、乒乓球动作技术原理等有些方面尚未揭示，或揭示得还不够全面，对于运动器材、服装的研究很少。根据运动生物力学和乒乓球运动的发展趋势，运动生物力学在乒乓球运动中应用的研究领域，可以预计运动技术研究仍将会占较大比例，同时，在全民健身、运动医学、康复医学、运动器材、服装及实验仪器设备等方面也会开展研制。具体可以开展以下几个方面的研究：
1） 动作技术诊断；
2） 乒乓球与球拍碰撞、与球台碰撞的研究；
3） 对乒乓球拍运动的研究；
4） 乒乓球拍、乒乓球运动鞋的研制与优化；
5） 乒乓球运动员肌肉、骨骼力学特性的研究；
6） 乒乓球专项测试仪器的开发；
7） 乒乓球运动员损伤机理和预防的研究。
2运动生物力学研究方法在乒乓球运动中的应用与展望
按研究方法划分，运动生物力学应用在乒乓球运动中的研究大体可分为两类: 一是力学理论研究方法，二是实验研究方法。两者应当紧密结合，才能使运动生物力学更好地在运动实践中应用。
2.1运动生物力学的力学理论研究方法在乒乓球运动项目中的应用与展望该研究方法因为是通过模拟手段对人体运动仿真，一般包括5个步骤：1) 确定运动恃征，建立目标函数；2) 选择模型确定刚体的自由度；3) 建立动力学模型（拉氏方法、Kane方法、雅各宾法等）；4) 实测已知数据并求解；5) 根据求解结果解释运动规律，这一步骤是将求得的数学规律化为体育运动语言对运动技术进行合理的指导。
纵观运动生物力学在乒乓球运动中应用的现状，可以看到，以往用的最多的是运用力学原理对一些现象进行解释。而利用力学理论研究的方法却很少。根据此研究方法，可以对乒乓球中许多问题进行研究。
如对于乒乓球运动员的伤病的研究，至今还没有在击球过程中对腕、肘、肩关节、颈椎、腰椎等的关节力和力矩的定量分析，而对其认识有助于对乒乓球运动员运动损伤的认识和预防。可以利用力学理论研究的方法对关节力和力矩进行推算。以计算上肢各关节的关节力和力矩为例。首先确定乒乓球运动员击球过程中上肢的运动特征。二、建立上肢模型，整个上肢可分为上臂、前臂和手（包括器械）三个部分，根据上肢实际的生理结构和以往生物力学建模的经验，可将人体上肢简化为3刚体7自由度的物理模型。三、运用多刚体系统动力学理论中的Kane方法，建立系统运动学和动力学方程，四、通过摄像的方法获取上肢的运动学参数以及郑秀媛公布的人体环节参数，求出腕、肘、肩关节的关节力和力矩。五、根据关节力和力矩对乒乓球运动员的伤病进行认识。
2.2运动生物力学的实验研究方法在乒乓球运动中的应用和展望运动生物力的实验研究方法在乒乓球运动项目中应用现状是，动力学研究几乎没有，运动学测试也不多，所运用到的生物力学仪器很少。所以实验研究方法在乒乓球运动项目中有极大的发展空间。
2.2.1常用的生物力学仪器将在乒乓球项目中的广泛应用许多已经在其他专项中运用较为广泛的生物力学仪器在乒乓球运动项目中尚未广泛使用。比如，三维测力台，肌电仪，足底压力鞋垫。
三维测力台可以反映地面对人体的反作用力。运动员击球的力最终是通过人体蹬地面，同时地面给人体的反作用力而实现的。而对乒乓球运动员地面反作用力的动力学特征的描述至今尚无。
通过在运动员的鞋子里放上压力鞋垫，可以得出在移动过程中，脚底压力的分布图，可以为乒乓球运动员鞋子的设计提供参数。
通过肌电仪可对完成某动作所参与的肌肉活动的强度和时间进行描述，确定主要的参与肌群。用在乒乓球运动员身上，就可以很清楚的知道完成某动作的肌肉用力顺序是什么，哪些是主动肌，哪些是被动肌，可为力量训练提供参考。
2.2.2开发乒乓球专项化、反馈快速化的运动技术测试仪器这是运动生物力学测试仪器的发展趋势，至今为止，在乒乓球界中尚无有此类测试仪器的研发成功。近年来其他运动项目共用运动学、动力学及生物学指标，测试仪器的质量、功能、效率不断提高，同时，某些运动项目专用的测试仪器不断出现。例如，体操项目单杠、双杠、高低杠、跳马、吊环的测力系统、赛艇多参数遥测分析系统、起跑蹬力测试系统、蹬冰力测试系统、游泳出发测力系统等。
其他专项的研究可为乒乓球专项化的测试仪器提供借鉴，比如考虑是否可以在乒乓球拍上安装加速度传感仪。随着科学技术的迅速发展，加速度传感器体积和质量都可以做到非常小，精度可以达到很高，此仪器可以实时监控球拍三个方向上的速度、加速度和角速度，并可据此推算球拍的受力情况，以及击打乒乓球后，球体获得的初速度。而对乒乓球拍的运动情况的所做的研究非常之少。
如果这些设想可以实现的话，将丰富乒乓球理论知识，对乒乓球运动的实践将会有快捷的帮助。
2.2.3多机同步测试的研究多机同步测试研究是运动生物力学研究的发展趋势。人体运动十分复杂，因此，多机同步测试方法对各项运动技术研究十分重要。由于多机同步测试研究需要的仪器多、经费多、时间长、技术人员多，而且多数动力学指标和生物学指标的测试在正式大赛中很难进行，所以，多机同步研究的报道较少。随着科学技术的进步和对运动技术研究的深入，多机同步测试研究将会得到较快发展。
对于乒乓球这项精密的运动，以往的研究多是从一维的视角来进行的，对乒乓球运动的生物力学的研究应朝着多维的研究视角发展。比如，将摄像系统和测力台系统同步的测试方法，综合运动学和动力学的数据对乒乓球运动进行更加深入、全面的认识。
2.2.4生物反馈技术将在乒乓球运动技术训练中应用运动生物力学测试中提供给运动员、教练员的技术动作的速度、幅度、方向、力量等指标数据，运动员在训练中很难掌握，如将测试的数据转换成声、光信号直接提示给运动员，表示其当前的动作是否达到了要求或某个范围，运动员接收到声、光信号后，便马上做出反应，调整动作的幅度、强度、速度等就容易得多。这方面研究在其他专项中已经取得了一定进展，例如北京体育大学金季春教授指导其博士生闫松华所研制的用于短跑训练的“测试鞋”，对每一步的着地时间和腾空时间进行实时监控，正朝着生物反馈的方向发展。
生物反馈技术在乒乓球运动技术训练中的应用也是乒乓球运动项目生物力学发展的趋势。
2.3将力学理论研究方法和实验研究方法紧密结合是运动生物力学在乒乓球运动中应用的研究方法的发展趋势力学理论研究方法的基础是经典力学理论，并应用它解释分析生物体运动及探索其运动规律。力学理论研究方法优点是能使研究工作更加严谨和深人，但由于模拟研究目标和对运动数学化描述的困难，这类研究难度很大，且研究结果与运动实践尚有一定的距离。所以力学理论研究方法必须辅之实验和经验，才能使它在实际应用方面的作用得以发挥，力学理论方法与实验测试方法两者应当紧密结合。前者提供了运动普遍规律，对分析有理论指导意义，后者是理论研究与实际应用的桥梁，能使研究更好地为运动实际服务。实验研究方法，通过各种实验手段，测试记录体育运动过程，并以此作为依据，结合经验，对运动技术进行分析对比，从而提出改进技术的意见和建议。这种研究方式是以具体运动员的具体动作作为研究对象。
实验通常用高速摄影、录像、测力台测得运动学和外力参数，用肌电测试仪测得人体内力参数，然后通过数据处理和分析，来诊断运动技术的优劣及动作的合理性。这种方法以实验手段为主，与运动实践联系紧密，能对运动员的技术训练直接施加影响。但由于该方法研究和实验的对象是具有个体特征的人，不可避免地造成对共性的运动规律研究的困难，从而使研究结论难以达到理论升华。因此实验方法必须和力学理论研究共同发展、相辅相成，才能使运动生物力学学科渐趋深入完善。
用理论力学理论研究方法和实验研究的方法对乒乓球运动进行运动生物力学的研究，将提供认识乒乓球运动规律的多维视角，会对乒乓球运动规律有更加深刻而全面的认识，进而可使运动生物力学更好地为乒乓球实践服务。是运动生物力学在乒乓球运动中应用的发展趋势。
3总结
根据乒乓球运动专项运动生物力学研究的现状、运动生物力学学科发展趋势、以及乒乓球运动发展的实际需求，运用多种运动生物力学的理论力学和实验研究相结合的方法，对乒乓球运动中的多个领域进行分析和研究，是运动生物力学在乒乓球运动项目中的研究发展趋势。
参考文献：
［1］ 国家体育总局《乒乓长盛考》研究课题组.乒乓长盛的训练学探索［M］.北京：北京体育出版社：2002.
［2］ 刘卉.上肢鞭打动作技术原理的生物力学研究［D］.北京体育院大学博士论文，2002.
［3］ 王向东，刘学贞，等.运动生物力学方法学研究现状及发展趋势［J］.中国体育科技，2003 (2)：15-18.
［4］ 忻鼎亮.运动生物力学的力学理论研究方法［J］.体育科学.1994（4）：37-40.
生物力学特征范文第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、强直性脊柱炎、Scheuermanns病、老年性脊柱后凸、脊柱结核椎体破坏、椎体肿瘤、软骨发育不全等〔1、2〕，除了脊柱本身的因素外，胸腰段后凸畸形可由腹部肿瘤引起〔3〕。脊柱曲度正常时，身体重力线应通过各节段生理弯曲的交界处。胸腰段以上重心位于胸椎的前部，胸腰段后凸畸形所造成的成角的或短弧形后凸畸形使损伤平面以上躯体的重心更趋前移，必将进一步加重后凸畸形〔4〕。随着我国进入老龄化社会，胸腰段后凸畸形的患者不断增多，胸腰段后凸畸形常出现局部不稳定，脊柱支撑功能丧失，从而引发腰痛，且多并发上腰椎的失稳及加速腰椎间盘退变，从而给患者造成极大的痛苦，有些患者通过保守治疗无效，常需要手术治疗，给患者家庭和社会造成了巨大的负担。下面笔者就目前国内外胸腰段后凸畸形影响腰椎诸节段矢状面稳定性的研究情况进行综述。
1 脊柱胸腰段及腰骶椎的解剖及生物力学特点
胸腰椎移行部与腰椎及腰骶椎相比其形态和生物力学特性大不相同。该部位是后凸的胸椎与前凸的腰椎的移行区，生理弧度变直，这一区域恰好位于活动度较小、稳定性较强的胸椎与活动度较大、稳定性相对较差的腰椎之间；T11、12肋骨为浮肋，抵止在相应的椎体上而不是椎体间，不参与垂直载荷；从T10～12L1关节突关节的关节面的倾斜则发生很大变化，即左右旋转和左右侧屈的ROM大大降低，而前后屈曲ROM较胸椎明显增大；正常情况下，该部脊柱前方的垂直载荷分担率远远大于后方。在T11及T12胸椎，上关节突表现为胸椎上关节突的形态特征，而下关节突的形态特征却与腰椎相近，其前、后方无胸肋关节和肋横突关节的加强，且仅与一个椎体相关节，这些均构成了胸腰椎容易损伤的解剖学基础〔5〕。因此，脊柱的压缩性或爆裂性骨折常发生在胸腰段，从而造成胸腰段后凸畸形。从胸腰椎至腰骶椎，前后屈曲ROM逐渐增大，腰骶椎髂腰韧带的存在使该部位的运动和稳定性与L4、5以上有所不同〔6〕。
Abumi等〔7〕通过人尸体腰椎节段的破坏模型证实，棘上韧带、棘间韧带损伤甚至双侧关节突关节内侧半部分切除难以造成腰椎失稳，而单侧或双侧关节突关节完全切除则可导致椎间旋转和屈曲的失稳。椎间孔部的减压易导致关节突间（峡部）的分离。单侧时由于有椎弓的存在，两侧关节突关节还可发挥其功能。
2 目前利用动物脊柱标本进行的生物力学研究
王新伟等〔8〕利用出生1周以内的小牛胸腰椎新鲜标本，研究了小牛胸腰椎前路模型中的相关解剖，并与人体相关数据进行比较，发现：与人体相比，小牛脊柱椎体及椎间盘更接近圆柱状，椎间盘高度占脊柱高度的比例更大。又进行了生物力学实验，测试屈曲、伸展及侧屈状态下的载荷-应变、载荷-位移关系、最大载荷时的应力强度及屈曲、伸展、侧屈及扭转状态下的轴向刚度，最后进行极限力学性能测试。发现出生1周内的小牛胸腰椎标本在人生理载荷范围内，呈线形变化，与人体一致。
王向阳等〔9〕收集12具新鲜猪T10～L4节段胸腰椎脊柱标本，制造不同程度前中柱骨折模型，分为2组，分别安放椎弓根螺钉内固定器和内固定加前路植骨重建，每种状态依次在CMT4104多功能力学试验机上进行轴向压缩和前屈压缩测试，分别计算每组的完整标本、骨折内固定标本和植骨内固定标本的轴向压缩刚度和前屈压缩刚度。发现：胸腰椎前中柱骨折后经椎弓根螺钉系统固定不能使其恢复至原来的力学性能，椎体骨折累及范围越大，固定后力学性能越差；前中柱重建是减少后路内固定器械承载的关键。
周有礼等〔10〕利用羊的整条脊柱标本，对胸腰椎爆裂骨折后的局部载荷进行了研究。发现：在胸腰椎结合区域有较大的应变值表示该区域局部所承受的力量较大，在实验上脊柱承受牵引时，在胸腰椎接合之区域会承受较大的拉力。
3 利用在体动物模型进行的研究
Oda等〔11〕利用在体羊脊柱腰段后凸畸形模型，研究脊柱损伤和后凸畸形对相邻运动节段的影响，他们将活体羊分为对照组、L3～5原位融合组及L3～5Cobbs角为30°的后凸畸形融合组，进行了影像学、生物力学及组织学的研究分析，结果证实：脊柱后凸畸形导致头侧邻近节段的后方韧带复合结构的前凸性挛缩；L2椎板在屈伸活动下所承受的应力在后凸畸形组更为明显，提示更多的载荷转移向后柱；后凸畸形组邻近的头侧关节突关节有明显的退变性骨关节病改变，邻近的尾侧关节突关节亦有轻微的退变性骨关节病改变，而在原位融合组退变轻微。
Nielsen LW等〔12〕利用幼年猪制作了Scheuermanns病的脊柱后凸畸形模型，利用病理学、放射影像学、血液生化等方法进行研究，发现猪的Scheuermanns病胸腰段后凸畸形模型，与人Scheuermanns病导致的胸腰段脊柱后凸畸形有可比性。
Lowe TG〔13〕等利用未成年羊的Scheuermanns病模型，进行了一项在体实验，他将羊的胸腰段至下腰椎用椎弓根钉和聚乙烯绳在后面进行拴系，不融合，进行了13个月的观察后，处死羊，取其脊柱进行生物力学研究，发现模型矢状面上的非融合调整，能有效地减少椎体楔形变的程度，此方法可能成为治疗青少年Scheuermanns病的一种可行办法。
4 利用人的尸体新鲜脊柱标本进行的研究
Birnbaum等〔14〕利用11具新鲜尸体躯干标本（含胸廓），制造了胸椎后凸畸形模型，对前路松解前、后的矢状面矫形效果进行了解剖学及生物力学研究，结果发现：单纯前路松解（开放或经胸腔镜辅助）矫形效果良好，且能有效地改善矢状面平衡。
赵必增等〔15〕利用新鲜尸体胸腰椎标本，探讨了椎体成形强化后对邻近椎间盘、椎体的力学影响，发现强化椎体后，对邻近椎体造成的应力集中很小，而对邻近椎间盘有一定的影响。
5 利用三维有限元分析进行胸腰段后突畸形研究
有限元素法（FEM）是一个求偏微分方程式的数值方法。随着个人计算机功能的完善，有限元素法的使用也越来越简单，在医用生物力学方面应用更是越来越普遍〔16〕。
Liebschner MA等〔17〕对19例人的尸体胸腰段椎体标本进行CT扫描，建立三维有限元模型，进行有限元分析；同时对标本实体进行解剖学测量以及生物力学试验分析，最后将二者测得的数据进行对比研究，进行统计学分析，发现：用恒定0.35层厚和457 MPa有效模量，结合CT重建的椎体几何模型与骨小梁特性，进行椎体外壳的建模，能精确的预测整个椎体的生物力学特性。
程立明等〔18〕就胸腰段后突畸形对相邻椎间盘力学影响进行了三维有限元分析研究。他们选取结构正常的脊柱作为实验材料，通过CT扫描获取脊柱的二维图像，然后进行三维重建，转化为有限元模型（FEM），利用Free Form成形软件构建胸椎后凸畸形模型，分别对正常结构和胸椎后凸的脊柱有限元模型进行载荷试验，分别比较椎间盘和小关节应力分布情况，总结出以下结论：脊柱胸腰段后凸畸形改变了相应椎间盘的载荷应力应变分布，这可能加快椎间盘退变及使后方纤维环易受损破坏。
6 利用影像学进行的临床研究
Seel EH等〔19〕使用Oxford Cobbometer对椎体骨折导致胸腰段后凸畸形的Cobbs角进行测量，发现与传统的测量方法相比，其测量的结果更简便、准确、可行。
吉立新等〔20〕收集12例具备胸腰椎和腰骶椎正侧位X线片的胸腰段后凸畸形病例，与20例正常对照组进行相应比较，进行分析研究。发现患病组平均腰椎前凸角度与正常对照组相比有极显著性差异。患病组单节段腰椎前凸角度以上腰椎变化更为明显。从而认为：胸腰段的后凸畸形，使病损平面以上躯体的重心更趋前移，增加了致畸负荷，必将进一步加重后凸畸形。为维持直立下躯干重心的平衡，就需要调整头、颈、胸和腰部的曲度甚至髋部和膝部的位置使重心后移，其中最主要是通过腰椎的前凸加大来实现这一目的。腰段所发生的代偿性改变比腰骶段更为明显，而腰段的代偿性改变又更多地集中在上腰椎，而且椎体的后滑移也发生在上腰椎，表明胸腰段后凸畸形对上腰椎有更大的影响。
陈仲强等〔21〕测量14例后凸畸形截骨手术治疗前后的胸腰段后凸角和腰椎的前凸角以及椎体滑移情况，对所得结果与正常组进行对比分析。发现：胸腰段后凸畸形可导致腰椎过度前凸及椎体向后方滑移，尤其在上腰椎更为明显，可能是引发腰背疼痛的重要原因之一：矫正胸腰段后凸畸形可减小腰椎的过度前凸和椎体滑移倾向，可明显减轻患者的腰背疼痛；前后方联合截骨更安全，矫正后凸畸形效果更好。
7 问题与展望
综上所述，对于胸腰段后凸畸形，国内外学者从解剖、动物标本模型、在体模型、人尸体标本模型、有限元分析模型及影像学临床等不同角度出发，进行了生物力学及其他方面的研究。研究更多的是解剖、标本模型、有限元分析及影像学方面。解剖学属于形态学范畴，研究历史较长；动物标本易于取材，但与人的生物力学特性还是有差异的；相对实验分析而言，有限元分析的优点在于它对分析参数控制的绝对性和简易性，及完整多样的结果数据。现阶段有限元素分析，必须要配合恰当的实验数据或临床现象比对，结合有经验的临床及力学人员，有限元素分析才能发挥它最大的功效。而由于受各方面条件的限制，在体动物生物力学模型与人新鲜尸体生物力学模型的研究，国内外报道的很少，尤其是利用人新鲜尸体对胸腰段后凸畸形影响腰椎诸节段矢状面稳定性进行生物力学的研究，目前国内外尚是一个空白，这方面还有很大的研究空间。 【参考文献】
〔1〕 Betz RR.Kyphosis of the thoracic and thoracolumbar spine in the pediatric patient：normal sagittal parameters and scope of the problem［J］.Instl Course Lect，2004，53（2）：479484.
〔2〕 Misra SN，Morgan HW.Thoracolumbar spinal deformity in achondroplasia［J］.Neurosurg Focus，2003，14（1）：4.
〔3〕 Loon PJ，Raissadat K，Loon CJ，et al.Transient kyphotic deformity of the thoracolumbar junction resulting from a large abdominal cyst:a case report［J］.Spine J，2005，5（3）：329331.
〔4〕 吉立新，陈仲强，宋样平，等.胸腰段压缩骨折腰椎前凸角度及病变椎体倾斜角度的变化特点［J］.山东医药，1999，39（22）：910.
〔5〕 戴力扬.胸腰椎爆裂性骨折的生物力学［J］.中国临床解剖杂志，2001，19（3）：280281.
〔6〕 于滨生，刘少喻，李佛保.脊柱稳定重建的解剖及生物力学特点［J］.脊柱外科杂志，2005，3（1）：4042.
〔7〕 Abumi K，Panjabi MM，Kramer KM，et al.Biomechanical evaluation of lumbar spinal stability after graded facetectomies［J］.Spine，1990，15（11）：11421147.
〔8〕 王新伟，陈德玉，鲍达，等.小牛胸腰椎解剖、生物力学研究及其临床意义［J］.脊柱外科杂志，2003，1（4）：223225.
〔9〕 王向阳，戴力扬，徐华梓，等.胸腰椎不同程度前中柱骨折内固定后的生物力学特征及前路重建的意义［J］.中华创伤杂志，2006，22（3）：214217.
〔10〕 周有礼，周伯禧，李宗修，等.脊柱破裂骨折之生物力学实验分析［J］.医用生物力学，1999，14（1）：15.
〔11〕 Oda I，Cunningham BW，Buckley RA，et al.Does spinal kyphotic deformity influence the biomechanical characteristics of the adjacent motion segments? An in vivo animal model［J］.Spine，1999，24（20）:21392146.
〔12〕 Nielsen LW.Juvenile kyphosis in pigs.A spontaneous model of scheuermanns kyphosis［J］.APMIS，2005，113（10）：702707.
〔13〕 Lowe TG，Wilson L，Chien JT，et al.A posterior tether for fusionless modulaion of sagittal plane growth in a sheep model［J］.Spine，2005，30（17）：6974.
〔14〕 Birnbaum，KCH，Siebert，et al.Correction of kyphotic deformity before and after transection of the anterior longitudinal ligamenta cadaver sudy［J］.Arch Orhop Trauma Surg，2001，121（3）：142147.
〔15〕 赵必增，王以进，李家顺，等.椎体成形术后邻近椎间盘、椎体的力学性质变化［J］.医用生物力学，2002，17（4）：215219.
〔16〕 王志杰，丁自海，钟世镇.有限元法在骨应力分析及骨科内外固定系统研究中的应用［J］.中国临床解剖学杂志，2006，24（1）：107110.
〔17〕 Liebschner MA，Kopperdahl DL，Rosenberg WS，et al.Finite element modeling of the human thoracolumbar spine［J］.Spine，2003，28（6）：559565.
〔18〕 程立明，陈仲强，张美超，等.胸腰段后凸畸形对相邻椎间盘力学影响的三维有限元分析［J］.中国临床解剖学杂志，2003，21（3）：273276.
〔19〕 Seel EH，Verrill CL，Mehta RL，et al.Measurement of fracture kyphosis with the Oxford Cobbometer:intraand interobserver reliabilities and comparison with other techniques［J］.Spine，2005，30（8）：964968.
生物力学特征范文第4篇
关键词： 辛伐他汀; 股骨; 生物力学; 疾病模型, 动物; 骨质疏松; 骨钙素; 碱性磷酸酶
辛伐他汀对去势大鼠骨代谢和股骨生物力学影响骨质疏松症(osteoporosis, OP)是以低骨量、骨组织微结构退变、骨脆性增加从而导致发生骨折的危险性升高为特征的一种全身性疾病，其主要危害是骨折，骨骼生物力学性能的降低是骨折发生的主要原因之一。近年发现他汀类药物具有促进骨形成和加速骨折愈合的作用[1-2]。去卵巢大鼠可以较好地模拟妇女绝经后骨质疏松状态，笔者以去卵巢大鼠建立绝经后OP模型，给予辛伐他汀(simvastatin,Simv)灌胃，取血观察大鼠骨代谢的变化，取股骨标本进行三点弯曲试验测定骨生物力学指标[3]。以评价Simv对去卵巢大鼠骨代谢及骨生物力学性能的影响，进一步探讨Simv的抗骨质疏松作用。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 动物与分组 选用雌性SD大鼠48只，3～4月龄，体质量240~300 g[上海斯莱克实验动物有限责任公司，动物许可证号：SCXK(沪)2003-0003]，适应性喂养1周后，随机区组设计分为：假手术组(sham-ovariectomized rats, SHAM)，卵巢切除组(ovariectomized rats, OVX)，卵巢切除加Simv组(OVX+SIM)，每组16只。
1.1.2 试剂与仪器 Simv片(杭州默沙东制药有限公司，进口药品注册证号：H20030704，批准文号：国药准字号J20040032);大鼠血清骨源性碱性磷酸酶(BALP)、大鼠血清骨钙素(BGP)，均为美国ADL公司;电子万能生物力学试验机(CSS-44100型，英国INSTRON公司);全自动生化仪(chemix 180，日本Sysmex公司)。
1.2 方法
1.2.1 造模 1%戊巴比妥纳(4 mL/kg)腹腔注射麻醉。取仰卧位，常规消毒后打开腹腔，切除双侧卵巢。SHAM组以同样术式在卵巢附近切取与卵巢大小相近的脂肪组织。动物自由进食饮水，自然光照。
1.2.2 给药方法 卵巢切除8周后，OVX+SIM组以Simv 5 mg·kg -1·d-1灌胃，(Simv用生理盐水配制成1 mg/mL的混悬液，用前摇匀)，连续12周;SHAM组及OVX组予同等体积生理盐水灌胃。用药4周随机处死半数大鼠，12周处死全部大鼠。
1.2.3 血清生化指标测定 各组大鼠处死前摘除眼球取血5 mL，离心分离血清，-80 ℃保存备用。BALP、BGP测定ELISA定量。
1.2.4 三点弯曲实验 将股骨标本自然解冻置于万能电子生物力学试验机上，保持其湿度，测试温度为23 ℃，以股骨中点为加力点，支座跨距23 mm，加载速度1 mm/min，载荷测量精度为0.01 N，挠度测量精度为0.001 mm，匀速加载至标本断裂。加载时注意股骨标本横截面短轴的方向与加载的力的方向一致;支座及加载压头的形状应加工成马鞍形，可控制长骨试件在加载的过程中基本不发生滚动以减少系统误差。计算机描记出载荷-变形(桡度)曲线，分析实验数据并经过换算得出最大载荷、弹性载荷、最大桡度、弹性桡度。
1.3 统计学处理 数据以x±s表示，采用SPSS 12.0 for windows进行检验及分析，多组间比较采用方差分析，P<0.05为差别有统计学意义。
2 结 果
2.1 血清生化指标测定结果 (1)用药4周，12周OVX+SIM组BALP较OVX组均明显增加(P<0.05，P<0.01);SHAM、OVX、OVX+SIM组内比较，用药12周较4周时均明显减少(P<0.05，P<0.01)。(2)用药4周，12周OVX+SIM组BGP较OVX组差别无统计学意义，OVX组内比较，用药12周较4周时明显减少(P<0.05)，OVX+SIM组内比较，用药12周较4周时明显增加(P<0.01，表1)。
2.2 大鼠股骨三点弯曲实验结果 用药4周，最大载荷SHAM组较OVX组明显增加(P<0.05),用药12周，OVX+SIM组、SHAM组较OVX组明显增加(P<0.05,P<0.01);OVX+SIM组内比较，用药12周较4周时明显增加(P<0.01)。用药4周，OVX+SIM组弹性载荷较OVX组明显降低(P<0.05)，用药12周OVX+SIM组较OVX组明显增加(P<0.05);OVX+SIM组内比较，用药12周较4周时明显增加(P<0.01)。用药4周，SHAM组最大桡度较OVX组明显降低(P<0.05)。各组间弹性桡度均无显著性差异(表2，3)。表1 血清BALP、BGP测量
生物力学特征范文第5篇
关键词 运动生物力学 易损伤部位 体操
中图分类号：G832 文献标识码：A
0前言
体操是我国传统优势运动项目，举国体制使得竞技体操得到快速发展。从历次奥运会中国获得奖牌来看，竞技体操获得的奖牌所占总奖牌的比重在四分之一波动。然而荣耀的背后有鲜为人知的痛苦，由于体操项目具有难、新、力、美、稳的特征，运动损伤现象日趋严重，导致现在运动员过早退役，使运动员的运动生涯提前结束。训练的非科学性造成我国体操运动员严重的运动损伤，影响其进入优秀体操运动员的行列，这不仅给国家带来极大的人才浪费，而且影响我国竞技体操整体水平的提高。因此，分析体操运动过程中容易损伤部位损伤机制，为预防和减少运动损伤、设计专项训练方法等有指导意义。
1运动损伤
1.1运动损伤的概况
运动损伤可分为两类，即慢性劳损性伤和急性一次致伤。前者主要是训练过度、教学组织不当的结果。此类损伤主要有手腕、踝关节的各种慢性创伤性腱鞘炎等；后者最常见的是落地或失手时姿势失常而致伤，此类损伤主要有骨折、摔伤等。研究表明，慢性损伤多于急性损伤。
体操是指练习者在地面上、持轻器械或在器械上，完成依据人体生理、解剖特征及人体运动生物力学原理设计的各种不同难度动作，在空间上展示身体技艺，表现力量、健康、美丽、智慧的一种实践活动。J.E.Taunton提到由于竞技体操竞争较激烈，过去十年竞技体操的队伍不断壮大，由于青少年的骨骼发育不完全，没有针对性的科学的训练方法，足踝、腕骨关节、腰等极易受到损伤。
1.2运动损伤导致运动员过早退役
随着竞技体操动作难度的不断发展和竞争越来越激烈，运动损伤已成为我国体操运动员退役的主要原因。何晓敏以国家队和专业队现役和退役的运动员为研究对象，指出历届奥运女子体操冠军的最佳年龄平均为21岁左右，甚至还有高龄而我国运动员在18岁以前就退役了，潜力还未得到完全发挥，主要原因就是运动性损伤。
2易受伤部位损伤机制
2.1腕部骨关节损伤部位机制分析
体操运动员腕部骨、关节的变异和损伤较常见，学者调查了50名体操运动员，X线征象分析发现体操长期训练导致的损伤主要表现在桡骨远端骨骺骨折、尺骨茎突骨折和舟骨骨折。被调查对象均处于青春期或青春前期，他们的骨骺较周围纤维软骨脆弱，致使其可塑性较强容易损伤。支撑动作对舟、月骨、桡骨远端骨骺关节面施加力量不平衡，则可以形成扭错应力，当这个应力超过了骨骺所能承受的最大限度，骨骺就会破裂。
肌腱是一种索条状没有弹力的组织，当肌肉收缩时肌腱紧张并拉成直线。人体的活动是依靠肌肉的收缩与肌腱的牵引实现的。因此，当肌腱绕过关节或骨骼的隆起部位时，为避免紧张的肌腱滑脱深筋膜就在这些部位增厚成环状或宽平的支持带将肌腱固定，如手腕部位的腕背侧韧带等。
2.2腰部受力特点及损伤的力学分析
腰椎是脊柱的主要承载部分，也是运动损伤的多发部位。所以对于力量型的运动员来说，腰椎的损伤往往意味着运动生涯的结束即过早的退役。采用生物力学的方法研究腰椎运动的力学性质，了解其承载的机制，不仅可以掌握科学的发力动作，充分发挥运动潜能，还可以避免损伤并延长运动寿命。外国学者指出自由体操中空翻、下桥等甩腰动作的多次反复练习，长期的疲劳导致腰椎损伤，腰部是运动链中的核心部位，核心部位的损伤直接影响动作技术的提高。
3损伤的康复和预防
任何运动都要遵循人体生物学、解剖学和力学上的规律，利用所学知识指导训练预防和避免一些损伤，还可以有助提高训练的效果。训练负荷不宜太大，合理安排运动量是防止运动损伤高发生率的有效措施。加强核心力量训练。竞技体操中，身体始终处于非平衡状态的位移之中，核心部位是人体动力链的中间环节，如果核心力量弱则身体的平衡能力、稳定性则弱。体操运动员落地时通过两脚踝、膝、髋关节等合理弯曲来减缓压力负荷对人体的伤害并控制平衡。所以，体操运动员经常要控腰来维持平衡，通过腰部核心部位肌肉力量的整体协调用力保证落地稳定性避免损伤。
4小结
体操运动员运动损伤一般为疲劳积累成的慢性劳损。关于我国体操运动损伤的研究越来越广泛，运动损伤的年轻化趋势令人担忧。运动损伤的预防就显得尤为重要，结合运动生物力学更科学地组织训练，加强核心力量训练，有效地提高运动技术并预防运动损伤的发生。预防运动性损伤的一套科学理论体系以及国家相关部门对国家运动员因伤退役的安抚措施有待健全和完善。
参考文献
[1] 李文慧.我国少年艺术体操运动损伤现状及训练学致因探讨[D].北京体育大学，2001.
生物力学特征范文第6篇
随着脊柱外科经后路内固定手术普遍开展，各种椎弓根螺钉固定系统已广泛应用于临床，但Esses等[1]通过临床应用调查这些固定器械发现没有哪一种椎弓根螺钉固定比较完善，大量病例的远期随访表明并发症多。主要是螺钉松脱、断钉、内固定不牢固、矫正度丢失、椎体间融合形成假关节、脱位术后复发、椎弓根断裂等。Wittenberg[2]认为椎弓根螺钉固定产生并发症多的原因是螺钉内固定疲劳的结果。内固定器械受周期性负荷而导致疲劳。结合国内外在椎弓根螺钉内固定疲劳生物力学方面的研究综述如下：
1 椎弓根螺钉疲劳指标
Yamgata等[3]认为要研究椎弓根螺钉内固定生物力学疲劳特性，应从下面3个方面确定：①螺钉强度——疲劳次数关系：就是测定螺钉植入后其强度与周期性负荷次数（疲劳次数）关系；②测定螺钉旋入/出力矩。这具指标能表明螺钉固定疲劳前后的力矩变化，代表期疲劳程度；③螺钉最大轴向拔出力，表示钉一骨界面紧握力牢固性。Wittenberg等也研究了强度一疲劳次数关系，并发现螺钉固定强度随疲劳次数增加而下降。Zdeblick等[3]研究螺钉旋入/出力矩与疲劳次数关系，并指出力矩随疲劳总人数增加下降。轴向拔出力也下降；钉一骨界面轴向拔出力也随疲劳次数增加而下降。
材料选择，Smith[5]认为椎弓根螺钉内固定生物力学体外试验标本材料有3个来源：①人尸体脊柱标本，最佳是人新鲜尸体脊术，但来源有限；②人工摹拟脊柱，人工按脊柱椎体骨质等特点仿造出脊柱标本，在制造过程中可人为设计安置各种电子测定元件，有利于试验记录测量，但与人体脊柱质、量等各方面相差大；③动物新鲜脊柱标本，目前常用是牛的脊柱，Eilke等[6]应用小牛的胸6至腰6脊柱段与人胸腰椎脊柱段进行体外比较生物力学试验，得出试验结果进行统计分析无差异，所以他认为在体外生物力学试验可用小牛脊柱代替人脊柱当试验材料。人活体内研究因条件及医学伦理限制，很少研究。
椎弓根螺钉内固定疲劳试验研究方法及仪器：椎弓根螺钉内固定试验是摹拟内固定器械在体内受脊柱三维六自由度周期负荷作用下生物力学疲劳变化规律。研究较复杂，仪器测试要求高。目前没有规范的标准。Goel等[7]认为一种标准体外疲劳试验一定要做到对椎弓根螺钉内固定器械进行摹拟在体测试，获得不同负荷周期性作用下测出强度-疲劳次数关系曲线。疲劳试验80年代前大都是没有内固定器下的单纯标本人工机械试验。随着电子技术发展，90年代后自动化的试验机器完全代替人工机械方法，他介绍了美国明尼苏达州制造的双轴液压伺服生物材料测试系统即MTS试验机。该机优点能摹拟人体脊柱在维六自由度运动，即能旋转、拉伸、周期性加载荷，测定过程全自动化计算机控制，减少人为误差，同时测定强度一疲劳次数曲线、拔出力和力矩，被认为是目前先进的生物力学试验系统。 smith[5]也持相同观点而且建议体外生物力学试验研究程序化：试验原理度量科学化试验目的试验仪器选择负荷加载选定（目前没有具体标准）标本固定安装测度系统准备收集试验资料统计分析、讨论。另外Yamagata等[3]介绍日本京都制造通用疲劳试验机。该机也是电子程控测试，但仅测出强度-疲劳次数关系单项指标。还有方法仅测出力矩，或仅侧刚度，或仅测拔出力等单项指标。
2 影响椎弓根螺钉内固定生物力学疲劳特性的因素
①椎体骨密度（BMD） 椎弓根及椎体骨密度对其螺钉固定疲劳生物力学是主要影响因素。Halvorson等[8]用双光子骨密度测定仪测定标本椎体骨密度，分成正常组：1.17±0.08g/cm2；骨质疏松组：0.818±0.05g/cm2。发现正常骨质密度组平均轴向挨出力为1540±361N；而骨质疏松组为206±159N。即螺钉轴向拔出力与椎体骨密度呈正相关。Okuyama等[9]认为BMD每降低10mg/ml。螺钉最在拔出力约减少60N。Kumano等[10]认为Ⅲº骨质疏松螺钉轴向拔出力100N以下，很容易松动脱出，所以建议Ⅲº骨质疏松不要直接用椎弓根螺钉固定。其它研究也证明骨密度对螺钉固定力矩、强度等有重要影响，且呈正相关[11-14]。
②椎弓根螺钉横截面积大小和螺钉形态、长度、固定深度 Brantley等[21]研究指出椎弓根螺钉横截面积大小对椎弓根横截面积占有70%以上才有足够的固定强度；少于这个比例的螺钉则易疲劳松脱。但是当螺钉截面积增大到占椎弓根横截面积90%时，再增加螺钉直径，没有明显增加固定强度，反面易使椎弓根爆裂骨折。由于椎弓根横截面积有限，所以螺钉大小其横截面积为椎弓根横截面积的0.7-0.9之间为好。螺钉长度增加，固定深度加深也有增强固定强度、防止疲劳作用。但固定深度椎体大小和椎弓根长度的限制。他指出当固定深度为螺钉进入椎弓根穿刺点到椎弓根轴线与椎体前缘交点连线距离80%深度时（原则是螺钉尖端不要穿过椎体前缘皮质）螺钉固定强度已足够，再增加固定深度无明显增加其固定强度。所以增加固定深度亦有限。还指出螺钉大小、长度、深度对中度以上骨质疏松者没有增加固定强度。Zdeblik等[4]研究螺钉大小对扭力矩强度有正相关，即螺钉直径加大，扭力矩可相应增加。Kwok等[15]在人尸体上研究比较柱形螺钉和锥形螺钉旋入力矩和轴向拔出力。发现锥形螺钉能增强旋入力矩。柱形钉无此作用。但两者轴向拔出力无差别。
③椎弓根长、宽、高 Mckinley等用人工脊柱摹拟椎弓根长、宽、高，并研究长、宽、高对螺钉负荷弯力矩作用，结果发现螺钉负荷弯力矩与椎弓根高成负相关，与椎弓根长度正相关，宽度对螺钉负荷弯力矩无明显作用。
④螺钉孔道准备方法及固定方向 George等[17]用钻头准备孔道和用定位探子打出孔道方法，并比较2种方法准备孔道后螺钉固定轴向拔出力，结果两者无统计学差异，但指出用钻头钻法准备钉孔道定位不准，易造成椎弓根撕裂，而降低固定强度。Ronderos等[18]研究用击打和非击打2种方法准备进行螺钉固定测其钉-骨界面拔出力。还有Halrorson等[8]用比螺钉直径小1mm或相等的两种攻丝准备孔道，测螺钉轴向拔出力，结果发现用小的攻丝锥准备的孔道螺钉轴向拔出力要大于用与螺钉直径等大的攻丝锥备成的孔道螺钉向拔出力。
⑤医生手术熟练程度及技术水平 Stauber等[19]认为椎弓根定位不准确常使螺钉固定穿出椎弓根，破坏了椎弓根骨床质量，降低了固定强度，也易造成神经损伤。因此有应用光纤内窥镜来探查螺钉孔道定位情况，以提高螺钉固定定位的准确性。
⑥螺钉质量螺钉质量（包括所选用合金材料种类的好坏、刚度强度大小、生产工艺高低等）对其椎弓根固定稳定性、牢固性很重要。发现经椎弓根螺钉固定后螺钉弯曲或折断，Esses等[1]认为是与螺钉机械强度不够、刚度达不到内固定的要求、质量不合格有关。Matsuzaki等认为发生断钉是螺钉质量不过关的典型表现，他认为一定要对每一种螺钉等器械应用于临床前进行材料生物力学检测，质量合格后才能应用。
⑦负荷大小、周期性次数 Goel等[7]指出疲劳试验研究基本特征是在人为条件下，施加一定量的预负荷于标本，在一定的频率下周期性作用于内固定器械来研究其疲劳反应及其变化规律。但目前不同试验研究的预负荷、频率、周期性负荷次数都不统一。Cunningham.等[21]研究结果表明：①在400N水平VSP、LSOLA、TSRH、加压CD棒系统疲劳次数超过100万次；②在500N水平VSP、ISOLA、TSKH、加压CD棒系统疲劳次数达60万次时出现疲劳；③在600N水平，4种器械内固定系统平均20万次即出现疲劳反应。可见椎弓根螺钉内疲劳与其受力、疲劳次数、频率均有关。Myers等[13]用MTS对单根螺钉固定进行疲劳试验，测其轴向拔出力，表明疲劳次数增加，拔出力下降。在相同疲劳条件下，Wittenberg等[2]AO螺钉平均73300次出现疲劳，VSP螺钉平均20800次出现疲劳，强度-疲劳次数关系，结果发现螺钉固定强度随疲劳次数增加而下降，但不是线性相关。疲劳次数低于4000次时，各螺钉固定强度无统计学差异。
3 预防椎弓根螺钉固定疲劳的措施
预防椎弓根螺钉固定目的是要获得牢固稳定的内固定以达到临床治疗目的。因此防止预防椎弓根螺钉固定产生疲劳问题又成为人们研究的热点。提高骨密度，防止骨质疏松是经椎弓根螺钉固定稳定牢固的基础[12]。Pfeiffer等[12]对Ⅲº骨质疏松者准备螺钉孔道后，用适量PMMA骨水泥填入孔道再拧入螺钉固定，结果可以提高螺钉轴向拔出力，固定更牢靠稳定，从而防止疲劳。Chiba等[22]研究通过附加椎板钩辅助固定可能减少椎弓根螺钉负荷而减少疲劳发生。Stovall等[23]研究腰骶椎融合术时也应用附加椎板钩辅助固定，也明显增强内固定牢固性。Dick等[24]研究在椎弓根螺钉骨固定器械两侧纵行板或棍间用横杆连结装置可以提高其固定强度，有利于防止疲劳。Lim[25]又研究了横杆连结装置最佳位置，认为双横杆最佳位置是近侧端杆位于纵行板或棍1/4处作用最大；远侧横杆应位于纵杆1/8处起作用大。另外，提高外科医生手术技术水平、技巧、熟练程度，对椎弓根螺钉内固定牢固稳定、降低疲劳也是一项重要措施。
4 椎弓根螺钉疲劳研究存在问题
虽然椎弓根螺钉疲劳生物力学研究做了许多工作，但有些方面有待进一步研究，主要有：①不同年龄段疲劳指标正常参考值没有确立；②疲劳与螺钉受力方向的关系没有报道；③中国人应用椎弓根螺钉的疲劳生物力学研究。 5 参考文献
Esses，Stephen I.Barton L，et al.Complications associated with the technique of pedicle screw fixation .Spine，1993，18(15):2231
Wittenberg，Shea M，Edwards，et al.A biomechanical study of the fatigue characteristics of thoracoolumbar fixation in a calf spine model .Spine，1992，17(6):S121
Yamagata N，Mechanical stability of the pedicle screw fixation systems for the lumbar spine.Spine，1992，17(3):51
Zdebilck，David N，Kunz，et al.Pedicle screw pullout strength .Spine，1993，18(12):1673
Smith N.In vito spinal biomechanics.Spine，1991，16(10):1204
Wilke HJ，Stefan K，Lutz Claes，et al.Bicmechanical comparison fo calf and human spines.J Orthop Res，1996，14(3):500
Goel VK，Winterbottom JM，Weinstein JN，et al.A method for the fatigue testing of pedicle screw fixation devices，J Biomech，1994，27(11):1383
Halvorson，Lee A，Kelley ，et al.Effects of bone mineral density on pedicle screw fixation.Spine，1994，19(21):2415
Okuyama K，Sato K，Abe E，et al.Stability of transpedicle screwing for the osteoporosis:An in vitro strdy of the mechanical stability.Spine，1993，18:2240
Kumano，Hirabayashi，Ogawa，et al.Pedicle screws and bone mineral density .Spine，1994，(10):1157
Oxland，Thomas R，Lound，et al.The relative importance of vertebral bone density and disc degeneration in spinal flexibility and interboby implant performance，Spine，1996，21(22):2558
Pfeiffer，Lars G，Gibertson，et al.Effect of specimen fixation method on pullout tests of pedicle screws.Spine，1996，21(9):1037
Myers，Barrys，Philip J，et al.The role of imaging and in situ biomechanical testing in assessing pedicle screw pullout strength.Spine，1996，21(17):1962
Brantley，Anna G，Jack K，et al.The effects of pedicle screw fit.Spine.1996，19(15):1752
Kwok，Joel A，Finkelstein，et al.Insertional torque and pullout strengths of conical and cylindrical pedicle screws in cadaveric bone.Spine，1996，21(21):2429
Mckinley，Robert F，Malarin，et al.The effect of pedicle morphometry on pedicle screw loading.Spine，1997，22(3):246
George，Daniel C，Martin H，et al .Hole preparation techniques for transpedicle screws.Spine，1991，16(2):181
Ronderos，Juan F，Rnald，et al .Comparative pullout strength of tapped and untapped pilot hole for bicortical cervical screws.Spine，1997 22(2):167
Stauber，Martin H，George S，et al .Pedicle screw placement with intraosseous endoscopy.Spine，1994，19(1):57
Matsuzaki，Tokuhashi，Matsumeto，et al Problems and solutions of pedicle screw plate fixation of lumbar spine.Spine，1990，15(11):1159
Cuningham，John C，Shono，et al .Static and cyclical biomechanical anlysis of pedicle screw spinal constructs.Spine，1993，18(12):1677
Chiba，Robert F，Scott A，et al.Short-segment pedicle instrumentation.Spine，1996，21(3):288
Stovall，Allan，G，Lundy，et al .Sacral fixation technique in lumbosacrol fusion.Spine，1997，22(1):32
生物力学特征范文第7篇
【摘要】 目的探讨左归丸对糖皮质激素性骨质疏松大鼠骨生物力学及骨密度的改善作用及其机制。方法将66只SD大鼠随机分为6组，每组11只，正常对照组大鼠予等量生理盐水肌注，其余大鼠予地塞米松1 mg/kg肌肉注射，每周2 次，连续8周。阳性对照组在肌注地塞米松的同时灌服盖中盖复方碳酸钙混悬溶液，左归丸低、中、高剂量组予相应中药灌胃，模型组及正常对照组大鼠予等体积生理盐水灌胃，1次/d，共8周。给药8周后股静脉取活血杀动物，离心取血清做生化指标检测;取大鼠股骨，测量股骨骨矿含量、骨密度并取腰椎进行骨生物力学测定。结果模型组血清碱性磷酸酶上升，腰椎骨生物力学性能下降，股骨骨矿含量、骨密度下降。中药左归丸高、中剂量组及碳酸钙组能使实验大鼠骨矿含量、骨密度增加，尤以中剂量组明显;左归丸高、中剂量组能改善腰椎骨生物力学性能，中剂量组效果较明显。以上差异均具有统计学意义(P
【关键词】 糖皮质激素性骨质疏松; 骨密度; 骨生物力学; 左归丸
糖皮质激素性骨质疏松症(glucocorticoid induced osteoporosis，GIO)是糖皮质激素(glucocorticoid，GC)通过促进破骨细胞介导的骨吸收及抑制成骨细胞介导的骨形成而引起骨质疏松。近年来随着疾病谱的变化和一些新疾病的出现，该病发病率剧增，已经成为仅次于绝经后和老年性骨质疏松症的第三位骨质疏松症原因，且发病率呈逐年增加的趋势。目前西医防治主要应用钙制剂、Vit D、二磷酸盐、降钙素、甲状旁腺素等，虽有一定疗效，但存在价格昂贵、吸收差、副作用多的情况。祖国医学认为“肾为先天之本”，“肾主骨生髓”。《素问·生气通天论》言：“肾者，主蛰，封藏之本，精之处也，其充在骨。”即骨的生长、发育、强劲、衰弱与肾精盛衰关系密切，肾精充足则骨髓生化有源，骨骼得以滋养而强健有力;反之肾精亏虚则骨髓生化无源，骨骼失养而痿弱无力，易致本病的发生。言及GIO，我们认为糖皮质激素为外源性“纯阳”之品， 超剂量应用可使肾亏虚，骨失濡养，而致骨质疏松。左归丸出自《景岳全书》，具有滋阴补肾，填精益髓之功，是治疗真阴不足的经典方剂，临床应用广泛。实验研究方面，目前用左归丸原方进行的研究为数寥寥，国内医者多对其加减化裁之后“流”方进行探索，却忽视了对左归丸这一“本”方的研究，从而一定程度上制约了该类方药作用机制的深入发展。本研究组前期实验已证实左归丸对绝经后骨质疏松症具有良好治疗效果[1，2]，今以糖皮质激素性骨质疏松症为模型，观察该方对GIO的疗效并初步探讨其作用机理，以期进一步丰富其防治骨质疏松症的理论和实验基础。
1 材料
1.1 药物 左归丸浸膏(熟地、山茱萸、枸杞子、菟丝子、川牛膝等药物组成)，由成都中医药大学制剂室提供，每毫升含生药1 g，使用时加蒸馏水配制成一定浓度的溶液灌胃;阳性对照组盖中盖由哈药集团制药六厂生产，每片含钙500 mg 维生素D 100IU，批号20070110-2，使用时加蒸馏水配制成混悬液灌胃;地塞米松磷酸钠注射液，西南药业股份有限公司生产，规格5 mg/支，批号:0703000 。碱性磷酸酶试剂盒购自南京建成生物工程研究所第一分所，批号：0408。
1.2 动物 SD大鼠66只，雄性，6月龄，体质量220～260 g ，购自四川省医学科学院实验动物研究所[合格证号scxk(川)2004-16]。全价颗粒饲料喂养，自由摄食、饮水，室温调节在(24±2)℃，空气流通。
1.3 仪器及试剂 半自动生化分析仪由法国SECOMAM公司生产，型号BASIC 70V-BO370。岛津电子万能试验机，型号AG-IS。双能X线骨密度测定仪DPX公司生产，GE-LVNAR。
2 方法
2.1 分组成都中医药大学时间生物实验室系四川省重点实验室，实验全程在该实验室进行。动物称重后随机分为6组，即正常对照组(简称正常组)、模型对照组(简称模型组)、碳酸钙对照组(简称碳酸钙组)及左归丸高、中、低剂量组，每组11只。适应性喂养1周后，正常组大鼠予等量生理盐水肌注，其余大鼠予地塞米松1 mg/kg肌肉注射，每周2次，连续8周。正常组及模型组生理盐水灌胃，阳性对照组同时灌服复方碳酸钙混悬溶液(用0.5%的羧甲基纤维素钠溶液配制，其有助悬作用)，给药剂量为1.25 g/kg，左归丸高、中、低剂量组按10，5，2.5 g/kg·d的剂量灌胃给药，1次/d，共8周。实验过程中每周称重1次，根据体重调整给药量。实验全程所有动物在同等条件下饲养， 自由饮水和摄食。8周后，股静脉取血活杀动物，离心取血作生化、放免指标检测，取左侧股骨裹入浸透生理盐水的湿纱布，置于-20℃条件保存，行骨密度检测，腰椎用同样方法保存，做生物力学测定。
2.2 观察指标 取大鼠左侧股骨、腰椎骨(L1)，检测左侧股骨骨矿含量﹑骨密度，进行腰椎压缩试验，测定L1骨生物力学参数-最大载荷属和破坏应力。最大载荷是结构力学参数，指试件受力点所能承受的最大外力，而破坏应力属材料力学参数，是指最大载荷作用下试件受力截面单位面积上的内力。
2.3 统计方法 所得数据以±s表示，采用SPSS11.5统计软件进行数据处理。多样本均数比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD检验，P
3 实验结果
3.1 左归丸对各组大鼠L1椎体最大载荷及破坏应力的影响 见表1。表1 各组大鼠L1椎体最大载荷及破坏应力变化情况与模型组比较，*P
3.2 左归丸对股骨骨矿含量﹑骨密度的影响 见表2。表2 各组大鼠股骨骨矿含量(BMC)﹑骨密度(BMD)的变化情况与模型组比较，*P
3.3 血清碱性磷酸酶的变化情况 见表3。表3 各组大鼠碱性磷酸酶(ALP)的变化情况(±s)
组别ALP/IU·L-1空白 146.26±39.23模型 266.79±25.85碳酸钙 142.05±37.85*左归丸(高) 159.80±44.07*左归丸(中) 159.69±42.94*左归丸(低) 126.88±40.80*
与模型组比较，*P
4 讨论
骨生物力学是研究骨组织在外界作用下力学特征和骨在受力后的生物学效应，是对骨质量进行评定的一种可靠方法。大量的动物实验和临床研究结果表明单纯骨矿含量的增加，骨质量并不一定相应增加，有时反而降低，因此对骨生物力学进行研究，不但有助于对骨质量进行直接评价，而且也是评价各种对抗骨丢失措施的最佳方法之一。故本实验即以大鼠腰椎的骨生物力学为观察要点之一，通过腰椎压缩实验得到最大载荷和破坏应力两个指标，研究实验动物的骨质量。最大载荷直接反映松质骨的骨小梁的骨质、结构的连续性，皮质骨的强度，骨的横截面的大小等，是对骨质量的综合反映。破坏应力骨试件所能承受的最大应力即体现骨的压缩强度。从表1可知，与正常组比较，模型组腰椎的最大载荷、破坏应力均有明显下降(P
骨密度是指骨骼单位面积中矿物质的含量，骨矿物含量减少即骨密度下降是骨质疏松的主要病理表现，因此是目前用于骨质疏松诊断、骨折危险度评价中必不可少的指标。近年较多文献报道了体重指数(BMI)对骨密度的影响，认为其与骨密度呈正相关[3，4]。不考虑BMI的影响而单纯考量骨密度，往往会得出不合理的研究结果。因此本实验在作骨矿含量﹑骨密度分析时，把体重作为一个权重加在分析中，并得到了有规律的结论。结果显示：与正常组相比，模型组骨矿含量﹑骨密度有明显下降 (P
血清碱性磷酸酶是最常用的评价骨形成和骨转换的的一个重要的生化指标，临床上将其作为骨质疏松诊断的参考指标。血清中碱性磷酸酶有50%来源于骨，碱性磷酸酶的活性可反应成骨细胞特别是新形成的成骨细胞的活性及状态。钙的缺乏可引起继发性的甲状旁腺的功能亢进，使骨吸收增加，导致骨代谢的紊乱。从表3可知，与正常组相比，模型组血清中的碱性磷酸酶量明显升高，有统计学意义(P
综上所述，经典古方左归丸能明显改善糖皮质激素性骨质疏松症的骨生物力学和骨密度，同时纠正血清中碱性磷酸酶量的异常，可能与其纠正异常骨代谢，抑制骨吸收，促进骨形成有关。中剂量左归丸对大鼠骨生物力学和骨密度的作用优于低、高剂量组，这可能是因为药物浓度过低效用未能完全发挥，而浓度过高，不易被胃肠道吸收，也会影响疗效。
参考文献
[1] 郑云霞，杨仁旭，陈 红. 滋肾丸对去卵巢骨质疏松雌鼠的骨组织形态学的改善作用及机制的实验研究[J].四川中医，2006，24(2):16.
[2] 陈 红，杨仁旭，郑云霞.滋肾丸抗去势雌鼠骨质疏松症的实验研究[J].川北医学院院报，2007，22(1)：20.
生物力学特征范文第8篇
【摘要】 目的 观察中药复方对尾部悬吊模拟失重大鼠骨密度(BMD)、骨生物力学强度及组织形态计量学的影响。方法 50只Wistar大鼠按随机区组实验设计法分成正常对照组、模型组及悬吊中药低剂量组、中剂量组、高剂量组，每组10只，实验周期21 d。实验结束后，取右侧股骨和第4腰椎，用双能X线骨密度仪测量股骨、腰椎BMD；三点弯曲实验法及腰椎压缩实验法分别测定股骨和腰椎生物力学指标；取第3腰椎，制作不脱钙切片测量骨形态计量学指标。结果 与正常对照组相比，模型组大鼠股骨、腰椎BMD明显降低(P＜0.05)，股骨最大载荷、弹性载荷、最大挠度、弹性挠度明显降低(P＜0.05)；腰椎最大载荷、弹性载荷明显降低(P＜0.05)；腰椎骨小梁体积百分比、骨小梁形成表面百分比、活性生成表面百分比、骨小梁矿化率明显降低(P＜0.05)。与模型组相比，中药中剂量组可明显增加模拟失重大鼠股骨BMD和腰椎最大载荷、弹性载荷和腰椎骨小梁体积百分比、骨小梁形成表面百分比、活性生成表面百分比、骨小梁矿化率(P＜0.05)。结论 中药复方能促进骨的形成和矿化过程，增加BMD以及增强骨力学强度，从而达到防治骨丢失的作用。
【关键词】 中药；模拟失重；骨密度；骨生物力学；骨组织形态计量学
Abstract：Objective To study the effects of Chinese medicine compound on bone density， biomechanics， histomorphometry of weightlessness rats simulated by tail suspension. Methods Fifty Wistar rats were randomly pided into 5 groups with 10 rats each group：control group， model group， and low dose， medium dose and high dose Chinese medicine compound treated suspension group， the experiment period was 21 days. BMD of femur and lumbar vertebrae were detected by dual energy X-ray absorptiometry. The femoral biomechanics parameters and anti-compress ability of lumbar vertebrae were measured by three-point assay and compress test respectively. The quantitative structures of non- decalcified bone tissue sections were analyzed by histomorphometry. Result Compared with control group， BMD of femur and lumbar of model group decreased remarkably (P＜0.05)， Maximum Load， Elastic Load， Maximum Deflection and Elastic Deflection of femoral bone and Maximum Load and Elastic Load of lumbar vertebrae of model group decreased remarkably (P＜0.05)， TBV%， TFS%， AFS% and MAR% of lumbar vertebrae of model group also decreased remarkably (P＜0.05). Compared with model group， BMD of femoral bone， Maximum Load and Elastic Load， TBV%， TFS%， AFS% and MAR% of lumbar of medium dose group increased remarkably (P＜0.05). Conclusion Chinese medicine compound can improve the bone formation， prevent bone loss by improving ossify， bone mineral deposition and mineralization， as well as increase BMD， improve the bone biomechanics property.
Key words：Chinese medicine；simulated weightlessness；BMD；bone biomechanics；bone histomorphometry
失重性骨丢失是长期航天飞行中最危险的因素之一，因而探讨和寻求有效的对抗失重骨丢失的有效措施一直是航天医学界的难题，但至今仍无切实有效的防护措施。我们将中医药理论应用于航天医学研究，研制了以滋补肝肾、健脾益气、活血化瘀、强筋健骨等治法为依据组成的中药复方，并利用尾部悬吊模拟失重动物模型，对其药理、药效和机理进行了全面系统的研究。本实验是该方对骨代谢影响系列研究的一个组成部分，重点探讨该方对模拟失重大鼠骨密度(BMD)、骨生物力学强度及组织形态计量学的影响，为研究中医药对抗模拟失重骨丢失措施及探讨中药对抗模拟失重骨丢失机理的研究奠定基础。
1 实验材料
1.1 动物
Wistar大鼠，雄性，体重(150±10)g，北京维通利华公司提供，合格证号：SCXK(京)2002-0003。适应环境7 d后进行实验。
1.2 药物
中药复方由刺五加、黄芪、当归、补骨脂等药按一定比例组成。全部药材经北京中医药大学中药教研室鉴定，按传统工艺煎煮，制成1 g原药材/mL浓度的口服液。
1.3 试剂
甲基丙烯酸甲酯(批号20061010)，北京益利精细化学品有限公司；邻苯二甲酸二丁酯(批号040401)，北京化学试剂公司；过氧化苯甲酰(批号20040610)，北京金龙化学试剂有限公司。
1.4 仪器
双能X线骨密度仪，美国LUNAR公司；WD-1型电子万能试验机，长春第二试验机厂；WDW-5型微机控制电子万能试验机，长春市朝阳试验仪器有限公司；Reicheit-Jung 2040切片机，德国。
2 实验方法
2.1 尾部悬吊模型的建立
采用陈氏等[1]改进的鼠尾悬吊法。将大鼠在悬吊笼中尾部悬吊，后肢离地，使躯干与地面成300°角，前肢着地可以自由活动。
2.2 分组及给药
Wistar大鼠按随机区组实验设计法分成正常对照组(K组)、模型组(M组)及悬吊中药低剂量组(D组)、中剂量组(Z组)、高剂量组(X组)共5组，每组10只，均用悬吊笼单笼饲养，实验周期21 d。造模前7 d悬吊中药3个剂量组给予中药复方(10 mL/kg)灌胃，K组、M组给予蒸馏水灌胃(10 mL/kg)，每日灌胃1次。第8日灌胃1 h后，M组与悬吊中药3个剂量组尾部悬吊，K组大鼠笼中自由活动。继续每日灌胃1次，每周称重1次，按重量调整给药剂量，连续灌胃14 d。
2.3 标本处理及检测
2.3.1 大鼠股骨、腰椎骨密度的测定
实验第21日处死大鼠，取右侧股骨和第4腰椎骨，去净附着结缔组织，分别用生理盐水纱布包裹后即刻保存于-70 ℃冰箱中，并尽快进行BMD测定。测定前取出上述样本，室温下复温，然后将各样本分别置于有机玻璃板上，固定位置，以全长的1/2交界处为测量点，应用双能X线骨密度仪作骨横越扫描，荧光屏显示测量图像，自动打印测量结果。
2.3.2 股骨、腰椎生物力学的测定
实验前取出冰箱保存的大鼠股骨，室温下复温，进行三点弯曲试验，跨距20 mm，加载速度2 mm/min，同时记录载荷-变形曲线；第4腰椎体进行压缩试验，加载速度为2 mm/min，同时记录载荷-变形曲线，2组样本均计算最大载荷和弹性载荷、最大挠度和弹性挠度。
2.3.3 腰椎组织形态计量学的测定
在实验动物处死前14、3 d分别皮下注射盐酸四环素30 mg/kg。大鼠处死后，迅速取出第3腰椎。剔净骨周围肌肉及软组织，用生理盐水擦洗干净，置于10%福尔马林中固定24 h，然后制作5 μm和10 μm的纵向不脱钙骨切片。5 μm切片用二甲苯溶掉树脂后，梯度乙醇至水，甲苯胺蓝染色；10 μm切片直接用于荧光观察。主要参数包括：骨小梁体积百分比、骨小梁吸收表面百分比、骨小梁形成表面百分比、活性生成表面百分比、骨小梁矿化率。
3 统计学方法
所测定指标均采用x±s表示，BMD和生物力学指标使用SPSS12.0统计软件中的方差分析(ANOVA)进行检验，骨组织形态剂量学使用Student-Newman方法进行检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。
4 结果
(见表1～表3)表1 中药复方对模拟失重大鼠腰椎骨组织形态计量学的影响(略)注：与K组比较，#P＜0.05；与M组比较，*P＜0.05；与Z组比较，ΔP＜0.05(下同)表2 中药复方对模拟失重大鼠股骨、腰椎BMD的影响((x±s，g/cm2)表3 中药复方对模拟失重大鼠股骨、腰椎最大载荷、最大挠度、弹性载荷、弹性挠度的影响(x±s)
5 讨论
我们的前期动物实验研究表明，尾部悬吊后大鼠出现了明显骨代谢异常，而在本实验中模型组大鼠股骨、腰椎BMD以及最大载荷、弹性载荷均显著减少，这与国内外的相关报道一致[2-3]，说明应用尾部悬吊大鼠的模型是成功的。
BMD是反映骨皮质厚度、骨小梁结构和骨量的重要指标，也是间接评价骨丢失程度的指标之一。本实验中，与正常对照组比较，模型组大鼠股骨、腰椎BMD明显降低，中药中剂量组可明显增加股骨BMD。说明尾部悬吊模拟失重时，后肢去负荷后肌肉萎缩、骨应力刺激消失、骨骼血液供应不足等引起大鼠承重骨骨矿盐大量丢失，给与中药干预后有可能增加骨骼血液供应以及刺激成骨细胞活性或抑制破骨细胞活性而促进大鼠的骨矿盐沉积，促进骨的矿化，增强BMD。但中药复方对股骨和腰椎BMD的药效有差异，可能与药物剂量、给药时间以及作用途径有关。
由于单纯骨矿盐含量测定不能表现骨结构和材料特征的变化，因此结合骨力学指标测定可以更全面评价骨质量，反映骨骼抗骨折能力。最大载荷和弹性载荷反映骨结构力学特性，他们的变化反映骨小梁质量、结构连续性和皮质厚度的改变[4]。挠度是骨骼柔韧性指标，其数值的大小与骨基质胶原蛋白含量高低有关。对于受试骨骼来说，单独考虑挠度并不能说明受试骨骼的质量，应根据具体的情况来综合分析。失重及模拟失重下骨骼力学特性(如硬度、强度、柔韧性、弹性及扭转力)皆有下降，尤其是扭转力的下降最为显著。Cosmos飞行发现大鼠股骨和脊柱的力学性能下降[5]。马氏等[6]于尾吊大鼠模型模拟失重90 d后测量长骨的生物力学性能发现，股骨的强度、硬度、刚度各项参数均较对照显著下降。在本实验中，模型组大鼠股骨、腰椎力学强度均降低，中药中剂量组可明显增加腰椎最大载荷和弹性载荷。提示中药复方通过增加BMD，增强骨力学强度而有效防止骨折发生，而对最大挠度和弹性挠度没有显著影响，可能与中药复方对骨基质胶原蛋白含量影响不明显有关。
在本实验中，中药复方中剂量组比低剂量组和高剂量组更明显增加BMD和骨力学强度，因此，我们选择中药复方中剂量组，从骨组织形态计量学方面进一步考察了该方的疗效。骨组织形态计量学是新近发展起来的一种骨组织定量研究方法，它将骨组织切片中二维图像展示的骨组织形态转化为数量资料，从而得出较多的定量结构信息，可从组织和细胞水平了解骨结构的变化情况。而骨组织的力学特征不仅决定于骨质的密度，还与骨小梁的微观结构有着非常密切的关系。目前有关骨形态及结构的研究证明，失重状态下骨结构的变化包括骨小梁变薄、数目减少、成骨细胞的数目和活动减少等[7]。本实验结果表明，模型组大鼠骨小梁结构及其形态发生明显改变，骨小梁明显变细，骨小梁体积百分比、骨小梁形成表面百分比、活性生成表面百分比、骨小梁矿化率明显降低，部分骨小梁中断而逐渐被吸收，骨小梁之间的距离变宽，骨小梁的连接遭到破坏，失去原来的三维网架结构，导致松质骨的整体力学强度下降。提示模拟失重可抑制大鼠松质骨类骨质的形成和矿化，对骨吸收影响不大，表明模拟失重使骨形成减少而导致骨的丢失。经中药治疗后，骨小梁数目增加、变粗、间隙减小，骨小梁体积百分比和形成表面百分比及矿化率等明显增加，表明中药复方能明显的促进模拟失重大鼠类骨质的形成和矿化，改善骨的显微结构，从而增加了骨量和提高了骨的强度。
综上，中药复方可以有效改善失重性骨丢失，有效促进骨的形成和矿化过程，增加BMD以及增强骨力学强度，从而达到防治骨丢失的作用。表明该中药复方对防治失重性骨丢失方面具有一定的应用意义，有待于细胞水平和分子水平的深入研究。
参考文献
[1] 陈 杰，马 进，丁兆平，等.一种模拟长期失重影响的大鼠尾部悬吊模型[J].空间科学学报，1993，13(2)：159－162.
[2] 崔 伟.不同悬吊时间对大鼠椎骨骨质和生物力学特性的影响[J].航天医学与医学工程，1996，9(3)：190－194.
[3] Shaw SR， VaiLas AC， GrindeLand RE， et al. Effects of a 1-wk spaceflight on morphologicaL and mechanical properties of growing bone[J]. Am J Physiol，1988：254(1 Pt 2)：R78－R83.
[4] Masekid LL， DanieLsen CC， Knudsen UB. The effect of aging and ovariectomy on the vertebral bone mass and biomechanical properties of mature rats[J]. Bone，1993，14(1)：1－6.
[5] Oganov VS， Schneider VS. Skeletal system[A]. In： Huntoon CSL， Antipov VV， Grigoriev AI. Humansin spaceflight. volume 3. BookⅠ. Effects of microgravity[C]. Reston VA：American Institute of Aeronautics and Astronautics，1996.247－266.