生物力学原理

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生物力学原理范文第1篇

摘 要 运动生物力学的测试方法在竞技体育研究领域主要应用于技术研究以及发力原理分析等方面，对于拳击项目相关研究进行梳理，有助于辨析测试方法的应用范围，对今后的相关研究开展起到有意义的参考作用。

关键词 生物力学 方法 拳击

生物力学研究，尤其是运动学、动力学、表面肌电等实验技术逐步应用于拳击科学研究中。运动学方法应用在技术改进和规范程度判断等方面，起到很好的辅导作用。动力学研究对对抗性项目对抗时，力的大小、方向的变化及力作用的效果等进行定量分析，揭示发力原理及规律。表面肌电研究应用于判断动作过程中，哪些肌肉参与收缩，收缩过程中肌纤维发力长短、顺序等，这对科学合理化技术动作和确定不同力量训练方法手段的科学性非常有意义。

李凌云[1]采用生物力学的测试仪器、方法，试图寻找运动生物力学的一些原理和方法在武术领域中应用规律，从生物力学的原理应用在武术中的情况。我们可以将这些方法同样应用于其他同场格斗类项目中，为其他同项群项目的生物力学研究提供理论参考和实践指导。

运动学研究和表面肌电技术在拳击生物力学研究中应用较为广泛。郭峰，张日辉[2]探讨拳击运动员后手直拳动作内部神经肌肉系统协同变化，研究认为后手直拳击打，上肢拮抗肌发挥着重要作用。从肌肉激活顺序判断，动作符合鞭打动作原理，建议加强上肢拮抗肌训练。刘海瑞[3]的实验也得出了相似的结果，分析了拳击出拳击打拳速突然减速的成因。二者在突然降速的研究结果是一致的。拮抗肌放电信号较强也能够在一定意义上解释这一现象的出现，但二者结论中应该加强拮抗肌训练值得商榷，拮抗肌与主动肌、协同肌的协调配合时准确、高效完成技术动作的基础，应该从协调性训练的角度分析更为准确。

王新坤[4]运用爱捷运动录像测试分析系统，对参加2004年全国拳击冠军赛决赛的部分冠军前手直拳作进行运动学特征的研究分析。结果显示：运动员打击瞬间拳速在击中目标之前会突然增加，其研究结果前手直拳打击瞬间是加速的，与刘海瑞，郭峰、张日辉等研究后手直拳击打前速度突降结果相反，其原因有待进一步探讨。岳东升、张翠[5]利用高速摄像与测力台（Kistler）同步测试的方法，对拳击运动员直拳技术动作进行测试，该研究是典型的以运动学研究技术路线，对运动员技术改进有一定意义。

有关动力学研究在拳击中较为少见，相关理论研究中，谷晓红[6]从击打过程中的生物力学原理问题、打击力与作用时间、快速移动与稳定性、鞭打技术与多环节协调运动四个方面对拳击运动中的有关生物力学问题进行了探讨，指出了现存的误区及不足。苏彦炬[7]对不同击打技术的下肢发力特征进行了实验研究，对拳击下肢发力原理，影响击打效果的因素等做了宏观分析，对相关理论研究具有指导意义。

等速肌力测试关节力量从侧面反映肌肉力量，但与动作速度不相符合，存在一定的局限。姜传银[8]等运用等速肌力测试的方法，对拳击、跆拳道散打运动员进行比较研究，发现不同项目，不同肌群在速度力量方面的优势环节。从侧面也反映了不同项目因发力环节不同，不同部位的肌肉力量存在着明显的项目特征。等速测试数据较为精确，但限于单关节测试，动作路线，幅度、速度存在差异，对于专项力量测试存在局限性。

从拳击相关生物力学研究综述可见，以往研究对技术运动学分析较多，主要技术为前、后手直拳，分析其原因，直拳的运动学分析可近似理解为直线运动，相对实验控制和分析容易把握。而对表面肌电的研究可以对发力顺序与肌肉贡献率进行探讨，研究结果显示出的鲜明的个体化特征，从中提取共性及规律较难。表面肌电技术应用广泛，尤其是对专项训练手段和方法的检测，具有很大发展空间，二者有效结合可以弥补简单运动学分析带来的误差。等速肌力测试可以从侧面反映关节力量，但与专项发力方式速度不同。以运动学结合动力学研究在力量训练相关生物力学研究中是比较成熟的研究手段，对于拳击速度耐力相关研究应该是今后研究的方向 。

参考文献：

[1] 李凌云.运动生物力学原理在武术运动中的应用[D].山东师范大学大学.2002：56-58.

[2] 郭峰，张日辉.优秀女子拳击运动员后手直拳技术动作上肢肌肉表面肌电分析[J].沈阳体育学院学报.2009.28（4）：65-68.

[3] 刘海瑞.上海市优秀男子拳击运动员后手直拳出拳―击打环节生物力学特征分析[D].上海体育学院.2010.

[4] 王新坤.我国部分优秀男子拳击运动员前手直拳技术的运动学特征分析[J].沈阳体育学院学报.2009.28（4）：102-105.

[5] 岳东升，张翠，宋祺鹏等.山东省64公斤级男子拳击运动员直拳技术动作的运动生物力学分析[J].山东体育科技.2011.33（1）： 14-17.

[6] 谷晓红，于军.拳击运动中有关生物力学原理应用的若干问题[J].辽宁体育科技.2006.28（2）：30-31.

生物力学原理范文第2篇

关键词：运动损伤；防护服装；运动生物力学；防护模型

中图分类号：TS941.2 文献标志码：A

A Study on Protective Cloths Based on Sports Biomechanics

Abstract： Based on introducing sports biomechanics as well as current study on protective equipment and protective clothes， the article draws the conclusion that it is very important to study protective clothes by using sports biomechanics and puts forward the theoretical basis， technical problems and technical route for using sports biomechanics in garment applications.

Key words： sports injury； protective clothes； sports biomechanics； protective model

近年来，我国参与体育运动或日常锻炼的人口越来越多。在对全国体育人口比例的调查中发现，1996年的体育人口在总人口中所占的比例为31.4%，2000年增加到33.9%，而到2007年又增加到37.1%，短短10多年的时间里增加了5.7个百分点。

但是在运动中，由于人们并未太多地注意保护自己，常常会引起相应的关节、肌肉、韧带的意外损伤。网球运动常常会导致肘部、肩袖部损伤，范？克拉莫（Von Kramer）对网球运动中出现的损伤进行过调查，结果表明，网球运动中肘关节损伤占全部损伤的41%，是最容易损伤的部位；肩袖损伤占其全部损伤的39%，仅次于网球肘。在跑步运动中，常常会发生小腿肌肉拉伤，有研究显示，有高达35% ～ 65%的健身者与专业运动员曾经发生过下肢损伤。老年人、小孩以及肢体残疾人在日常的行走过程中，由于自身缺乏一定的平衡能力，往往会因为磕碰、摔倒等突发状况而意外导致肌肉和骨骼损伤。有国外学者曾做过相关的研究，该研究揭示了在老年人的摔倒中，将近53%是因为行走、站立的不稳定所导致的。

运动损伤已经给运动员、业余爱好者、老年人、小孩等带来了伤害，也是人们生命安全的重要隐患之一。也有不少人缺乏自我保护意识，认为在业余的体育锻炼和比赛中，做准备活动，然后再多加注意一些，受伤的几率也就小了，其实这种想法是不正确的。因为这种损伤，比如说扭伤、摔伤、各种磕碰伤，在运动损伤里只占到了2%，它的名称叫做意外伤，而将近98%的损伤是那种运动技术性伤。所以基于运动的生物力学，研制减少骨骼与肌肉损伤的防护性服装，是一个很大的趋向。

1 运动生物力学的研究

运动生物力学是生物力学的分支学科，是研究体育运动中人体机械运动规律的科学。其主要任务是运用生物学和力学的理论和方法研究人体从事各种运动、活动以及劳动的动作技术，使复杂的人体动作技术奠基于最基本的生物学和力学规律之上，并以数学、力学、生物学以及动作技术原理的形式加以定量描述。运动生物力学的发展与研究，为提高体育运动的成绩、预防运动损伤、设计研发防护器材奠定了理论基础。

1.1 运动生物力学的实际应用

对于运动生物力学的研究，特别是在应用上，具有自己的特色，大致可归结为以下几点：

（1）在竞技体育运动动作的技术方面，根据人体的体态、素质、机能等情况，研究适合个人的最佳运动和活动技术的动作方案，并通过动作技术诊断使之逐步完善；

（2）从预防运动损伤的观点出发，对各种体育、活动以及生产劳动进行生物力学分析，找出致伤因素，并设计出相应的预防与治疗措施；

（3）运动生物力学不仅研究人体，而且也研究与运动相关的器械的运动规律，按照人体形态、结构和机能的生物力学特征，设计和改进运动器材、设施、服装与用具以及劳动机器、工具等。

1.2 运动生物力学与防护器材

从运动生物力学的角度出发，对体育运动或健身锻炼中用于防护人身安全、避免运动损伤的器材，提出设计和改进的设想及要求，是一项非常艰巨的学科任务，当前基于运动生物力学研制的防护用品主要有护具、运动鞋。

新型橄榄球头盔与传统头盔相比有着本质的区别，新型头盔的外层覆盖了一种新型树脂吸振缓冲材料，它可以有效地防止运动员以头盔作为进攻武器冲撞对手。在运动的过程中，人体的各个关节肌肉常常由于过多的运动量或瞬间的挥击、拉伸发生拉伤或震伤。戴上护具后，就可以对相应部位的肌肉、韧带加压舒服，减缓可能的过度拉伸，并协助肌肉动作，对关节部位起到支撑作用。对于关节出现不同程度劳损的老人以及正在发育期的小孩来说，进行远足郊游或体育锻炼时，很有必要选择一定的护具。

国内外一线运动品牌，其运动鞋技术的每一项进步都离不开生物力学研究，结构设计和技术创新都遵循人体运动生物力学原理。国际一线运动品牌都拥有自己的核心技术，如Nike的air气囊鞋底科技和足跟稳定技术、Adidas的HUG环抱系统和智能芯片技术、李宁新一代单弦弓减震技术等。无论核心技术如何创新变化，结构设计必须遵循运动生物力学的原理，其主要的生物力学原理是缓震减震、能量回归、足跟控制、模拟踝足和回归自然。

2 防护服装的研究

伴随着运动的普及，传统的防护服装基本上从舒适性、结构设计、功能材料等角度出发进行设计研究，通过研究改变或加强面料的性能来达到服装吸湿排汗透气、防火、防水等效果，或者从服装结构设计出发，采用多开口宽松式设计，在前胸、腋下、前后衣片采用连续开口散热功能设计，设计了一套具有散热功能的篮球比赛服装。而在运动过程中能真正地起到对人体防护作用的，往往都是要通过佩戴护具来达到目的，从拳击的头盔到篮球的护足，每一个易受伤的关节都有相对应的护具来产生防护的效果。

但是现阶段基于运动生物力学研究的运动防护仅限于护具以及运动鞋，而客户对防护服装的要求却逐渐从原来的吸湿排汗等舒适性方面提升到舒适、功能、美观、防护一体化上来，更多地希望可以通过服装本身就可以达到防护人体的目的。

所以，有必要从人体出发，通过测量人体各关节点运动的三维坐标数据的变化，将其转化为人体关节运动的生物力学参数，通过分析生物力学参数数据，建立人体防护模型，明确服装面料与防护模型相互之间的关系，并结合服装材料学、服装结构设计、人体工效学等相关知识，设计具有防护性能的服装。

3 运动生物力学在服装上的应用

在体育运动、日常活动以及生产劳动中骨骼和肌肉损伤是难以避免的问题，解决这一难题，必须以人体运动为目标，运用人体解剖学、人体生理学、力学的理论与方法来探索人体运动规律，根据骨骼和肌肉的变化，建立外部防护模型，获取防护服装所需达到的力学参数，为开发运动防护服装提供理论依据。

3.1 理论依据

在运动过程中，骨骼及肌肉功能模型的研究比较成熟，是确定肌肉长度、肌肉拉力线、肌力臂、肌力矩、肌力等关键因素，但却没有明确指出骨骼及肌肉损伤的临界值，建立外防护模型是解决该问题的关键途径。

基于人体骨骼与肌肉的动力学模型，模拟在外部约束条件下骨骼和肌肉的变化，通过逆向动力学方程式和有限元模拟获取相关参数，建立外防护机制，即防护模型；在外加反应实验的作用下，明确服装材料的性能与外防护模型之间的关系，为研制高质量的运动防护服装、减少运动过程中骨骼及肌肉的损伤提供理论依据。

3.2 技术问题

（1）建立骨骼及肌肉的模型，需要运用动态捕捉系统捕捉关键点的运动信息，测量人体在空间的位置和方向，即人体骨骼、关节的运动轨迹。动态捕捉系统通常分类为 3类：机械式、电磁式和光学式，价格不菲。

（2）结合人体运动轨迹的数据，通过人体建模仿真软件进行模拟，并推导出骨骼及肌肉的最优化的防护机制。

（3）通过实验验证分析，明确防护模型与服装面料的性能特征之间的关系，为研发防护性能最优的服装提供依据。

3.3 研究方案

针对一项具体的运动，主要研究内容有以下几个方面：

（1）运用动态捕捉系统捕捉人体关键部位的空间运动轨迹；

（2）借助人体建模仿真软件，将空间运动轨迹的数据转化为生物力学参数，如各关节的位移、速度、加速度及肌肉长度、肌力臂、肌力矩等，进而计算出有关人体防护力学参数；

（3）基于骨骼及肌肉模型，运用逆向动力学的方法，建立人体外部防护机制；

（4）根据各种服装材料的性能，通过有限元的模拟，确定材料的性能与防护模型相互之间的关系，获取防护服装所需的防护参数；

（5）人体建模仿真软件对所获取的服装防护参数进行模拟，以进一步获得最优防护的服装。

技术路线如图 1 所示。

4 结语

运动损伤常常给运动员、体育爱好者、老人、小孩等带来意想不到的身体伤害，然而，传统的防护服装基本上从服装的舒适性角度进行研究，通过改变面料的特性来达到服装的防湿透气、吸湿排汗等，或从服装的结构设计出发，改变服装衣下间隙、开口特征等来提高服装的着装舒适性。国外对于运动防护服及装备的研究则比较深入，从人体的头部到脚的各个器官都配有特定的防护用具，所以基于运动生物力学研究防护服装必将是未来的研究热门。

外防护模型的建立是运动生物力学应用到服装领域的关键，也是制约防护服装研发的主要因素。防护模型的研究处于起步阶段，只有建立起防护模型，才能进一步明确服装材料与防护力学参数之间的相互转化关系，也为研制减少运动损伤的运动装备奠定技术基础。

参考文献

[1] 陆建平，李宁.我国居民参与体育锻炼的特征研究[J].体育文化导刊，2012（1）：36-39.

[2] 张雷，王少华.网球运动中常见的损伤与防治[J].网球天地，1995（3）：45 - 47.

[3] 王威.对跑步中下肢运动损伤的原因分析[J].运动精品，2011（7）：16-17.

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[5] 侯宇.运动护具面面观[J].文体用品与科技，2009（11）：41.

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[7] 全国体育学院教材委员会.运动生物力学（2版）[M].北京：人民体育出版社，2005：195-198.

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[9] 李世明.运动生物力学理论与方法[M].北京：科学出版社，2006.

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[12] Beumer A， van Hemert WL， Swierstra BA， et al. A biomedical evaluation of the tibiofibular and tibiotalar ligaments of the ankle[J]. Foot Ankle Int， 2003（5）：426-429.

生物力学原理范文第3篇

摘 要 文章通过分析膝关节解剖结构特点和生物力学特征，结合篮球技术动作特点，确定了膝关节各部位运动损伤的发生机制。并提出通过掌握运动员膝关节的运动生物力学特征，对科学指导训练、提高运动员的训练水平以及预防膝关节运动损伤发生等具有非常重要的意义。

关键词 膝关节生物力学 运动损伤 力量训练

运动生物力学根据人体的形态机能特点结合对运动场地器材的改进，研究最合理、最有效的运动技术；通过改善训练手段增加运动训练的适应性；通过研究运动损伤发生机制、改善不合理的运动技术，在训练中改善神经肌肉系统功能和强化运动器官承受能力，达到预防损伤的目的[1]。作者通过参阅大量文献，阐述篮球运动员膝关节运动生物力学特征，提出其指导膝关节科学训练和预防膝关节损伤依据。

一、膝关节结构及生物力学特征

（一）膝关节是人体结构最复杂的关节，由两个包在同一关节囊内的关节组成，即股-髌关节为滑车关节和股-胫关节为椭圆形关节。膝关节周围的肌肉、肌腱、前方髌韧带、内外侧副韧带、前后十字韧带以及内外侧半月板共同维持膝关节的稳定性[2]。

（二）膝关节的侧副韧带位于关节囊的外面，有内侧副韧带和外侧副韧带两条，其主要作用是使膝关节不能产生内收与外展运动，并且限制膝关节过度发生旋转的活动。[这两侧韧带在膝关节伸直时被拉紧起固定作用，此时小腿不能做内旋及外旋动作。当屈膝时，这两侧韧带松弛，小腿可做小幅度的内、外旋动作[3]。在篮球运动中膝关节屈曲，小腿突然内收内旋，或大腿突然外展外旋可能发生外侧副韧带损伤。常见持球突破，急停跳起投篮或跳起抢篮板等动作。

（三）半月板由致密环状纤维所组成，其中含少量软骨组织，具有一定的弹性，它们的主要功能是使股骨与胫骨两者的关节面更加吻合，增加膝关节的稳定性，并且有缓冲股、胫骨之间冲击力的作用[4]。

（四）膝关节囊内共两条十字韧带，主要功能是限制胫骨过度前移或后移。膝关节处于半屈曲位突然完成旋转及内收、外展是重要的损伤机制，常合并内侧副韧带或半月板损伤。

股四头肌腱大部分止于髌骨上缘，一部分越过髌骨上缘止于髌骨表面，股四头肌在膝屈30°时，4个头的合力最大，加上这时髌股间的力矩最大[5]。

（五）膝关节稳定性生物力学

膝关节是全身最大的负重关节，同时它又缺乏固有的内在稳定性，韧带、关节囊和提供的静力和动力性稳定作用起着特别重要作用[6]。

（六）篮球运动的基本技术动作生物力学分析

膝关节主要功能是屈伸运动，在半屈或屈90°时有轻微的旋转运动。篮球运动中的特点是膝关节于半蹲位滑步、进攻、防守、制动、踏跳与上篮、落地缓冲等。这些动作都要求膝于半屈曲位屈伸与扭转，以实现快速变向、伸膝发力的要求。

二、膝关节力量训练

根据膝关节运动生物力学原理，力求膝关节在运动中稳定性和灵活性相统一，力量、速度和耐力相统一。所以对膝关节周围肌肉韧带的力量训练尤为重要。使膝关节适应篮球运动技术特点的力学要求，同时保护关节避免损伤发生。通过对关节周围肌肉力量训练经过力的传递结构强化至肌腱、韧带以及骨。

（一）肌肉力量训练相关理论

“训练适应”是反映运动员机体在长期训练和外界环境（指自然环境与训练、比赛环境、其中主要是训练负荷）刺激的作用下所产生的生物学方面的“动态平衡”（指能量消耗与补充的动态平衡）。这种适应能满足竞技比赛所需要的各种机能能力，并按照“刺激—反应—适应—再刺激—再反应—再适应”的规律变化。运动训练的任务就是通过合理的训练负荷，打破机体原有的生物适应与平衡，使机体在新的水平上产生新的生物适应与平衡[7-8]。

（二）方法

1.固定阻力负荷练习

又称静力性练习。是指人体用力时，各运动环节无运动状态的变化，此时，肌肉产生张力但不发生长度变化。如静止负杠铃半蹲等。

2.动力性冲击负荷训练

是指肌肉先进行离心收缩、紧接着迅速进行向心收缩的练习方法。是利用肌牵张反射会产生超大力量的原理，是在一次练习中增大肌肉训练效果的较好练习形式。

3.等动练习器械训练

该种练习是借助专门的等动力量练习器进行，在练习中，练习的阻力与运动员的用力相适应，从而保证了肌肉在收缩过程中始终按恒速或接近恒速的方式进行。

三、结论

膝关节是人体结构最复杂关节，本身内在不稳定。篮球运动员膝关节运动专项技术动作又处于关节生物力学的薄弱点。所以运动损伤发病率高，篮球技术动作要求膝关节适应其速度力量及耐力要求。在充分了解膝关节生物力学，掌握其力学规律，根据人体形态机能特点，进行科学训练，不断改进运动技术，提高运动成绩。同时的预防运动损伤及康复都具有重要意义。

参考文献：

[1] 陆爱云.运动生物力学[M].人民体育出版社.2008.12：2-4.

[2] 陆爱云.运动生物力学[M].人民体育出版社.2008.12：270.

[3] 刘有志.篮球运动中膝关节损伤的机制、原因和对策[J].职业时空.2010.3.

[4] 陆裕朴.胥少汀，等.实用骨科大全[M].人民军医出版社.1997.3：1082.

[5] 李欣.篮球运动中常见伤病的调查分析与预防[J].2007.5.

[6] 陆裕朴.胥少汀，等.实用骨科大全[M].人民军医出版社.1997.3：691，1081.

生物力学原理范文第4篇

【中图分类号】R-3 【文献标识码】B 【文章编号】1008-1879（2012）09-0211-01

近年来，随着骨科技术的不断进步及生物力学研究的不断发展，生物力学原理在骨科手术中的应用越来越多。张力带技术是一个古老而又崭新的技术，它充分应用生物力学原理解决了不同部位骨折固定难题，取得了良好的效果。笔者就张力带技术的固定原理，作用机制，特点，局限性及应用前景等方面进行分析，探讨张力带技术在骨科手术中的应用前景。

1 张力带技术的固定原理

张力带（Tension Band，简称TB）是工程学上的原则，指材料弯曲时的内应力的减少，这一原则应用于骨折内固定称为张力带固定（tension band fixation，简称TBF）[1]。骨科手术中的张力带固定是在骨折张力侧使用内固定材料固定对抗生物张力，从而稳定骨折。其固定必须满足几个条件：①骨折端能够承受一定压力。②应力一侧具有支撑作用骨皮质。③固定物能承受一定的张力作用。张力带在骨折中是各种力在骨折端形成一种轴向压力作用，并达到动力平衡状态，使骨折端更加稳定。

2 张力带技术的固定特点

在骨折张力带固定方面，我们通常使用，钢丝，克氏针，环扎带，吸收或不吸线收等。近年还有使用人工韧带加克氏针，螺钉加钢丝固定的方法，但其原理都是一样的。在骨折治疗方面，AO学派主张解剖复位，坚强内固定，但术后部分患者因为过强固定骨折端缺少应力刺激而出现骨质萎缩，骨不连，延迟愈合等问题。而是AO理论逐渐向更加注重减少创伤的BO理论演变[2，3]。张力带固定时，切口小，不需要剥离骨膜，固定相对牢固。由于对骨膜及周围软组织损伤小，减少了骨折端血运对骨折的影响。由于张力带固定后由于钢丝或环扎带等固定物有一定弹性，故而骨折端在早期锻炼过程中有一定的微动，这种微动在刺激骨折端愈合中起到了加快骨折愈合作用。同时，张力带固定后可以早期活动，减少了关节僵硬等并发症的发生。张力带固定牢固有可以达到良好复位，又减少由于骨折端缺少应力而发生的骨萎缩，骨不连等情况，另外张力带固定创伤小，减少了手术对骨折端血供破坏。它在适应范围内既符合AO原则又符合BO原则。同时对于关节处骨折早起锻炼方面提供保障，促进关节功能恢复，加快了骨折愈合，减少了并发症。另外，在二次手术内固定取出时较方便，手术创伤小。

3 张力带技术使用的局限性

虽然张力带固定骨折方面有诸多优点，它符合了AO的复位固定，又符合BO的减少创伤要求。但是，在骨科手术中他有一定的局限性：①张力带固定仅适用于近关节处骨折。对于四肢管状骨干部骨折固定困难，且固定不牢固。另外对于高能量损伤引起的复杂性骨折，张力带固定也较为困难，因为骨折处不能承受压力和应力作用。②张力带固定功能锻炼时易发生克氏针退针，钢丝脱落失去固定作用，引起骨折再移位。近年来有使用带有螺纹克氏针，骨片钉，空心螺纹钉等替代克氏针防止退针，钢丝脱落取得了一定效果。③张力带固定内置物断裂可能。根据张力大小不同，选用适当的克氏针，钢丝，吸收线等。另外，张力带固定耗材便宜，给医院及医生带来收益甚少，在一定程度上影响了其在临床中的应用。

4 张力带技术的临床应用前景

虽然张力带在骨科中的应用，有诸多因素影响。但是，张力带固定在许多骨折中具有不可替代的优势。近年来在外踝，内踝，尺骨鹰嘴，髌骨，胫骨髁间隆突撕脱性骨折，肱骨大结节，股骨大转子等部位骨折应用中取得良好效果。近年来，经过临床医生不断探索使用了新型材料，新的张力带固定方法。王培信，曾波为了减少创伤，采用经皮改良张力带固定髌骨骨折方法，实现了髌骨骨折的微创治疗[4]。陈大勇，王永刚等使用螺纹钉加钢丝代替传统克氏针加钢丝治疗尺骨鹰嘴骨折，减少了退钉的可能性，增加了骨折端的稳定性[5]。艾昌淼，张勇华等对带孔克氏针于可吸收线固定骨折的生物力学进行了评价，结果在最大张力和牵拉力无明显区别。两者的生物力学效果相当，临床上可相互替代使用[6]。这一系列新材料新方法，为张力带技术创新发展提供了广阔的空间。

所以，笔者认为抛开经济利益方面，张力带固定在骨科手术应用有着明显的优势，随着张力带固定材料及方法的改进和革新，张力带固定的优势将在更多类型骨折得到应用。

参考文献

[1] 李晓明.张力带在骨科的临床应用体会.医学信息，2011，24（4）：2446-2447

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[3] 李英，费攀，等.再议小夹板弹性固定骨折先进性和科学性[J].中医外治杂志，2009，18（1）：3-4

[4] 王培信，曾波，等.经皮改良张力带固定髌骨骨折[J].实用骨科杂志，2006，12，（6）：556--557：

生物力学原理范文第5篇

关键词：俯背运动 腰部损伤 力学分析

前言

腰痛一直是困扰人类最常见的疾病，尤其在体育运动中，腰椎损伤严重地威胁着运动员的身体健康和运动成绩。据统计，在运动员中有60%―70%存在不同程度的腰椎疾患。因此腰部疾病的防治成为备受关注的话题。多年来，国内外学者对腰椎的生物力学性质进行了大量的研究，但由于腰椎生理结构的复杂性及研究手段的局限性，很多问题有待进一步的探索，特别是对运动员腰部损伤的防治成了亟待解决的问题。

脊柱是人体的支柱，腰骶部又是躯干连接下肢的桥梁，承受的载荷在整个脊柱中位居首位，同时其活动范围也相对最大，正因如此，腰椎发生损伤的机率就较大。近20年来，研究人员用现代化的力学实验方法及理论分析计算，终于在腰椎损伤产生机理方面得到了较大的进展。实验表明：腰椎损伤大多是由于腰部脊椎骨、腰椎间盘、肌肉、韧带的生物力学平衡关系被破坏而引起的。造成平衡关系破坏的原因很多，如长期积累导致脊椎的退行性变化，外力过于强大，活动范围超过腰椎的最大生理范围以及不当等由此引发一系列病变。要解决腰椎损伤的问题，应该先从腰部的生物力学性质的分析入手。

一、腰背部基本生物力学分析

1.腰背部肌肉韧带的基本生物力学分析

腰背部肌肉分布均匀，通过收缩产生抗拒力维持腰椎的稳定。在运动状态下，随着强度和幅度的加大，致使腰部与腰部相关的肌肉、韧带产生退变或损伤，从而使腰部承受惯性载荷在总体上相对减少。通过对每块肌肉的研究证实，活的人体肌肉收缩或舒张时都做功，在相同条件下肌肉收缩所做的功比舒张时所做的功要大。因此，脊柱伸直时所做的向心舒张功要大于屈曲时所做的离心收缩功。

腰部棘突的方位平直向后，棘上韧带深部纤维联结相应的棘突，浅部纤维越过棘突3―4节，能控制棘突的前屈。棘间韧带在腰部发育最强，对腰椎运动的影响也较大。因此，棘上韧带和棘间韧带两种结构对于维持腰椎稳定起到了十分重要的作用，不仅控制腰椎的不同类型活动，同时也承受一定的牵拉、扭转载荷。实验证明在腰部4、5脊椎功能单位上，棘上、棘间韧带提供12%―16%的张力强度、10%的扭转强度。在屈曲状态下，棘上、棘间韧带对脊柱起稳定作用。还有研究证实，两种韧带结构在生理活动期间不仅存储肌肉能量，同时也对脊柱关节起稳定和保护作用。

通过解剖学的研究我们了解到：在相邻腰椎板之间存在黄韧带，黄韧带的构成中弹性纤维约占60%―70%，韧带产生的预张力对腰椎间盘形成预应力，有助于保护腰椎及脊柱的稳定性，同时还能防止韧带本身在腰椎后伸时发生弯折。人在20岁之前黄韧带的预张力约为18N，而70岁的老年人黄韧带的预张力仅为5N左右。由此看来，20岁前黄韧带具有较高的弹性机制，腰部柔韧性较好，能承受大活动范围的腰部动作，伴随着年龄的增长，黄韧带的弹性机制逐渐下降，腰部的剧烈运动就容易使腰部产生韧带拉伤。黄韧带的生理范围为5%―50%，超过50%以后，刚性就迅速增加，在被拉长至70%时即会发生损伤。

2.腰椎的基本生物力学分析

腰椎位于人体的中部，是脊柱运动的枢纽，其中椎间盘最厚，占椎体高度的1/2。腰椎活动幅度大，当弯腰即腰椎屈曲时，椎间盘前窄后宽，使腰椎的生理弯曲由前凸变平或稍微后凸。腰椎伸时，则使腰椎生理弯曲度加大，腰椎的屈伸是以第一骶椎为支点的多关节活动。上体前屈时，纤维环前部膨出，而后部伸直。上体后伸时，后纤维环松弛后凸，后凸的纤维环使椎管前后径缩小，导致神经根或马尾神经受压。另外，腰骶椎间盘不论脊柱呈何种屈伸角度，其载荷形式几乎均为压缩应力，且应力大小与体重、脊柱前屈的角度有关。由于椎间盘在两相邻脊椎骨之间，前后部均受韧带保护，尤其前部纤维较厚，并受腹腔内压力的支持，当压缩应力足够大或做长时间静力性动作时，会导致韧带和纤维疲劳。此时，髓核向后突出比向前突出的可能性大得多，当压缩应力非常大时，就会直接损伤椎骨。

二、俯背运动对腰部损伤的影响

多年来，无论在运动训练或体育教学以及大众健身运动中，俯背运动被大多数人所接受，在运动员的训练过程中运用更为广泛。多数研究人员只考虑到它可以增加腰背部及大腿后部肌肉和韧带的柔韧性，但很少有人研究它是否对人体有不利的影响。毕竟每件事物的存在都是有利也有弊的，所以俯背运动的负面影响也是不容忽视的。

我们完成某个动作，都是靠关节、韧带及肌肉的拮抗作用来完成的。脊柱的运动也是靠腰椎关节、关节间韧带以及脊旁肌肉群发动的。如上体屈曲时，先从腹直肌及腰大肌开始，然后以上体重量为负荷使屈曲进一步发展，此时竖脊肌起控制作用，但弯曲程度继续加大至完全屈曲后，竖脊肌失去功效，仅靠脊后方韧带维持以防止关节内部受伤。从屈曲位到伸直位时，竖脊肌逐渐拉脊柱伸直，到越过中轴至继续伸直时腹肌又起控制作用。

对于腰部损伤来说，腰椎的位置结构及其运动形式对损伤都存在极大的影响。腰椎的病变是极其常见的，也可能导致多种疾病的发生。这与腰椎的活动范围有着密切的关系。下表是综合他人及自己研究所得的结果，主要表现了腰椎的生理活动范围。

由表格中可以看出，腰椎各关节段的屈伸活动范围由上到下逐渐增大，而侧弯范围除腰骶关节偏小外其余部分大致相等，轴向旋转则以腰骶关节为最大，但仍明显小于屈伸和侧弯的幅度。这主要与关节面的方向相关。虽然单个腰椎关节活动范围不大，但是五个关节叠加起来，其活动的范围却很大，而且能够支持人体的各种腰骶及动作。但腰椎活动的范围也有一定的局限，如果运动时腰椎活动范围超过了极限程度，则会导致腰椎的损伤。

通过表中数据表明，腰椎前屈的生理范围应不超过50度。大多数人都有可能在运动中使腰椎屈曲范围接近甚至超过正常生理范围，偶尔的运动虽不能造成损伤，但长期积累就会导致疲劳，从而对腰椎引起损伤。因为肌肉韧带都是粘弹性组织，在其经常被拉长时，尤其是过度拉长时就会产生肌肉松弛，此时腰部的肌肉和韧带起了稳定和保护脊椎的作用，而大量的做俯背运动、过长时间的积累，腰部肌肉就会疲劳，韧带也会产生松弛，使其稳定和保护的作用减弱。因此，脊柱是更容易因大幅度运动而超出其生理活动范围造成损伤。实验证明，俯背运动对腰椎存在一定的损伤，多做则会积累导致腰部慢性损伤，损伤的主要病变是椎骨变形以及腰椎间盘脱出、突出等而压迫神经造成不良后果。

三、结论和建议

本文主要阐述了长期俯背运动对腰椎及腰背部肌肉和韧带弹性存在的不良影响。长期积累还会导致肌肉疲劳、韧带松弛而影响脊柱的稳定性，从而使腰椎发生损伤。

随着体育运动的发展，竞技体育日趋激烈，运动训练强调大运动量，腰椎负荷必然随之加大，损伤问题就越发突出了。据此我从生物力学角度提出两方面的措施：一是预防，要使教练员和运动员充分掌握腰椎及腰背部肌肉韧带的生物力学知识，并用以指导实践，减少导致损伤的危险动作的出现。如举重项目中要尽量避免远离身体的提铃动作，体操运动中要缩短静力性动作的持续时间。二是及时治疗，运动生物力学研究成果可为临床提供医疗依据，学习和掌握腰椎损伤的生物力学因素及机制将进一步推动腰椎疾病的治疗。另外在日常生活中，也要尽量避免远离身体的脊柱充分前屈的提物动作，从而减少由于肌肉韧带及纤维疲劳引起的椎间盘髓核突出症的发生，避免因过度疲劳而引起的腰部疾患。

参考文献：

［1］ 尚桂红.腰椎运动损伤的生物力学分析.山东师大学报，1995.

［2］ 岳寿伟.腰椎生物力学.中国疗养学,1997.

［3］ 张智勇.腰椎损伤的生物力学原理分析.长春大学学报，1999.

生物力学原理范文第6篇

【关键词】 生物力学； 股骨干骨折； 带锁髓内钉； 锁钉方式

随着我国交通网络的日益发展完善和机动车数量的不断增加，骨折的发病率呈上升趋势，其中股骨干骨折就约占全身骨折的6%[1]，而髓内钉为治疗四肢长骨骨折的首选[2]，特别是股骨与胫骨骨折[3]。但是关于远端锁钉的数目目前还有争议，本试验就远端锁钉的数目进行体外生物力学稳定性测试，其结果为临床治疗选择治疗方法提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料 9具青壮年全长防腐股骨标本（均来源于广东医学院解剖教研室），其中男6具，女3具，年龄21～35岁，体重48～69 kg，平均体重60.1 kg。剔除软组织后摄X线片，以排除新鲜或陈旧骨折与骨病；再测量标本骨密度、髓腔平均直径和大粗隆外下缘至外上髁的距离作为股骨全长（因扭转夹具固定的平面为大粗隆尖和外髁上缘水平）。股骨普通带锁髓内钉18套，均为320 mm～360 mm×9 mm～12 mm，锁钉直径6 mm，长度30 ～65 mm﹙山东威高骨科材料有限公司生产﹚。

1.2 试验仪器 CSS—44020电子万能生物力学试验机（长春市实验机研究所），EDC—120数字控制器（德国DOLI公司），800—A X线光机（德国西门子公司），UBIS5000型超声骨密度测量仪（法国DMS公司）。

1.3 方法 标本随机分为A、B、C三组，每组6根，A组采用骨折远近两端各2枚锁钉锁定，B组采用骨折近端2枚锁钉锁定，最远端1枚锁钉锁定，C组采用骨折近端2枚锁钉锁定，次远端1枚锁钉锁定。将A、B、C三组股骨标本在小粗隆下15 cm处制造1.5 cm骨缺损的股骨干不稳定骨折模型，再进行带锁髓内钉固定。本试验模拟人体正常单足站立状态（外展15°），因髋关节上的载荷会使股骨产生压缩、弯曲和扭转3种力学状态，根据实验需要确定载荷类型为压缩载荷和扭转载荷。加载速度由实验需要与仪器性能共同决定。轴向压缩实验：观察在生理轴向压缩载荷范围与最大压缩载荷下的股骨位移。扭转实验：观察在生理扭矩范围与最大扭矩下的扭转角。

1.4 统计学处理 所有数据经SAS 8.2软件包进行统计学分析，计量资料以（x±s）表示，组间比较采用单因素方差分析（ANOVA），两两比较采用SNK法，P

2 结果

2.1 A、B、C组三组在轴向压缩实验中最大载荷值两两比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；轴向压缩刚度A组较B、C组稍大，但两两比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。见表1。

2.2 A、B、C组三组在扭转实验中最大扭矩两两比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；水平扭转刚度A组较B组大，差异无统计学意义（P>0.05）；C组较B组大，差异无统计学意义（P>0.05）；A组较C组大，差异亦无统计学意义（P>0.05）。见表2。

3 讨论

目前，带锁髓内钉固定已成为股骨骨折的首选治疗方法，与钢板螺钉及外固定架等固定相比优势明显。首先，带锁髓内钉属于中心固定，较其他固定更接近身体活动中心，受到的负荷更小，应力分布均匀，应力遮挡少，因而局部骨质疏松与再骨折少；其次，带锁髓内钉固定能确保股骨干的正常轴线，位于股骨干中部的峡部对髓内钉有把持作用；第三，股骨干骨折带锁髓内钉固定多采用闭合穿针技术，对骨折端血肿血运没有破坏，对在骨折愈合早期起关键作用的细胞与体液因子没有干扰，属于生物学固定。

有研究表明，股骨骨折带锁髓内钉固定后，近端两锁钉间应变相对较小，远端两锁钉间应变相对较大，远端锁钉较易发生疲劳性断裂，特别是远端靠近骨折线的锁钉更易发生断裂，近端锁钉疲劳性断裂较少[4—5]。远端锁钉放置1枚还是2枚，目前仍有争论[2]。国外Hajet等通过临床观察与生物力学分析指出，在治疗股骨干骨折时远端只需放置1枚锁钉便可牢固固定，不会造成主钉断裂；对于稳定性骨折，有研究表明远端用1枚或两枚锁钉在旋转与轴向负荷失效方面无明显差异，而临床研究也表明远端用1枚或2枚锁钉锁定在骨折愈合时间与并发症方面没有区别[6]。

由生物学固定原则可知，为了能尽量保护好骨折部位的血运，减少局部软组织损伤，不干扰或尽量少干扰骨折部位的局部生物力学环境和生物学环境，在骨折端复位满意及稳定性基本相同时，应尽可能选择创伤少的锁钉方式，这样更有利于骨折愈合。从笔者的实验可以看出，远端双钉交锁锁定（A组）与远端单钉交锁锁定（B组与C组），最大轴向压缩负荷与最大扭转负荷均无显著差异，远端双钉交锁锁定压缩强度与远端单钉交锁锁定压缩强度无显著差异，远端双钉交锁锁定扭转强度与远端单钉交锁锁定扭转强度无显著差异，此两种锁钉方式均可用于股骨中段不稳定性骨折。其中，最远端单钉交锁锁钉（B组）抗压缩能力尚可，抗扭转能力稍差，根据工程力学原理，在构件断面剧烈改变的附近区域，容易导致应力集中，成为力学上的薄弱点[7]，由此原理可知，在次远端锁钉孔未锁定时，此处必定应力相对集中；又扭转刚度与内固定物工作长度成反比，最远端单钉交锁锁钉，此时髓内钉工作长度增加，相应的扭转刚度降低，如使用这种锁钉方式，术后进行伤肢旋转功能锻炼时需慎重，以免断钉。而次远端单钉交锁锁钉则与远端双钉交锁锁钉方式一样可以安全有效的用于股骨中段不稳定性骨折，这与罗先正等[8]主张的在用远端单钉交锁时一定要锁定靠近骨折端的锁钉的做法是一致的。因临床报道远端锁钉断裂较多[9]，故术后应严格限制负重，待有大量骨痂形成后再逐渐增加负重。另外，本实验中使用的锁钉直径均为6 mm，所以笔者认为，无论选用哪种锁钉方式锁定时，选择相对直径较大的锁钉更安全有效。另外本实验还发现，远端单钉交锁时内固定物屈服绝大多数表现为锁钉弯曲，仅有1例表现为骨折端移位；远端双钉交锁时内固定物屈服全部表现为髓内钉弯曲。

因此，通过对股骨干中段不稳定性骨折模型用带锁髓内钉固定时3种不同锁钉方式生物力学性能进行实验对比研究，得出以下结论：（1）带锁髓内钉固定股骨干中段不稳定性骨折时，远端单钉交锁锁钉与远端双钉交锁锁钉轴向最大载荷及扭转强度没有明显差异；（2）股骨干中段不稳定性骨折时行带锁髓内钉固定选择锁钉方式时，远端单钉交锁锁钉与远端双钉交锁锁钉均可选用，二者均能稳定骨折端；（3）在选用远端单钉交锁锁钉时，最好选择次远端锁钉孔锁钉方式，其抗扭转刚度优于最远端锁钉孔锁钉方式，发生疲劳性断钉的可能性小；（4）股骨干中段不稳定骨折行次远端单钉交锁锁钉为最简单有效的锁钉方式，更符合BO内固定原则。

参考文献

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[6] 荣国威，王承武.骨折[M].北京：人民卫生出版社，2004：943—946.

[7] 王志国.交锁髓内钉置入内固定治疗胫骨骨折的生物力学和影像学分析[J].中国组织工程研究与临床康复，2008，12（17）：3331.

[8] 罗先正，邱贵兴，梁国穗.髓内钉内固定[M].第2版.北京：人民卫生出版社，2008：6—172.

生物力学原理范文第7篇

【关键词】骨盆骨折；耻骨联合分离；生物力学；外固定

文章编号：1009-5519（2008）19-2855-02 中图分类号：R6 文献标识码：A

外固定支架治疗开书型骨盆骨折，有镇痛、止血、复位、固定等优点，已被临床广泛采用。但外固定支架固定的方向，国内外尚无统一结论。为临床选择最佳的固定方向提供理论依据，我们设计开书型骨盆骨折模型，对外固定支架固定的不同方向进行生物力学比较，现报道如下。

1 材料

5具近期防腐成人尸体标本，剔除肌肉及软组织，保留第五腰椎、完整的耻骨联合、骶髂关节、髋关节、双侧骶棘韧带和骶结节韧带，CSS-44020型生物力学实验机（长春试验机研究所生产），骨盆外固定支架（河北衡水医疗器械公司生产），义齿基托树脂II型及义齿基托树脂液剂（上海齿科材料厂生产）。

2 实验方法

2.1 模型的制备

2.1.1 将标本制作成开书型骨盆骨折模型。以调配好的义齿基托树脂在第五腰椎上浇铸一负重平台，使平台在站立中立位时与地面平行。双足站立位时股骨固定于自制的负重底座上，底座中央是可调节角度的钢管，将股骨插入钢管中，以调配好的义齿基托树脂灌注于股骨与钢管之间，使二者牢固。坐立位时在坐骨结节浇铸一负重平台，使骨盆保持稳定。

2.1.2 将开书型骨折完全复位，然后骨盆外固定支架进行固定。用3.5 mm钻在髂嵴上距离髂前上棘1.5 cm处钻孔，钻头的方向与人体矢状面25～40度，向尾侧倾斜10～15度，钻入髂骨20～25 mm第一孔位于髂前上棘后方约1 cm处，其余的孔分别相隔2 cm，通常每侧放置2根，钻孔后将直径5 mm的外固定Schanz螺钉（长130 mm）旋入5 cm，然后用骨盆外固定支架固定，根据骨盆骨外固定支架连接横杆与骨盆入口平面相交的不同角度（0、30、45、60、90和120度）固定骨盆，即完成不同固定方向的开书型骨盆骨折模型。

2.1.3 将骨盆骨折模型和负重底座整体放入CSS-44020型生物力学实验机上，使实验机以10 N/秒的速度加载到500 N（模拟人体自重），维持60秒钟。每次测定前均给予加载-卸载3次，以消除标本的粘弹性影响。

2.2 实验指标的测定：在耻骨联合间隙两侧平行各钉入1枚3 mm标记的克氏针，针尾留于皮质外5 mm，两针稳固且方向平行。在双侧第二骶前孔连线水平中点将特制标记的直径3 mm克氏针垂直于骶骨盆面钻入，长30 cm。在实验过程中由于在生理负载作用下，骶骨有向腹侧旋转的倾向，克氏针随之旋转，根据几何关系克氏针轴心线旋转角度等于骶骨在矢状面前倾角度。佳能数码相机置于三脚架上，垂直位于标本正面和侧面，正对定位标志，加载前后给予照相。实验结束后将图像传入计算机，借助分析软件AutoCAD2004测量加载前后克氏针的距离及骶骨旋转的角度，各测量10次，取平均值。得出耻骨联合分离的距离及骶骨旋转的角度。

2.3 统计学分析：上述两项操作须同时进行。完后依次按骨盆骨外固定支架连接横杆与骨盆入口平面相交成不同角度：0、30、45、60、90和120度6个处理组进行，收集所有试验数据。将实验中所得的数据输入SPSS11.0统计软件进行统计学处理，行计量资料单因素方差分析（One-way ANOVA），首先Bartlett法进行方差齐性检验，然后行方差分析，各实验数据组方差齐，Student-Newman-Keuls法q检验进行均数间的两两比较，P

3 结果

各组实验数据见表1、2，各组数据均经Bartlett法进行方差齐性检验，各总体方差相等（P>0.05），方差齐，有可比性。

通过本实验研究发现： （1）在500 N的压力下，外固定支架固定与骨盆入口平面成0度时，此处理组数值最小。外固定支架固定与骨盆入口平面成30、45、60、90和120度时，处理组数值渐增大，外固定支架固定与骨盆入口平面成120度处理组数值最大。（2）外固定支架固定方向与骨盆入口平面成0度时，耻骨联合分离的距离和骶骨旋转角度明显减小，与其他处理组在统计学上差异有显著性（P0.05）。（3）外固定支架固定开书型骨盆骨折模型上，外固定支架固定的方向影响骨盆骨折的稳定性。

4 讨论

开书型骨盆骨折是一种常见的损伤，由前后方向挤压和外旋暴力造成，占骨盆骨折的24%[1]。

4.1 开书型骨盆骨折生物力学损伤机制：作用在骨盆上的暴力有侧方挤压、前后挤压、垂直剪切。前后方向挤压暴力作用在骨盆上或作用于髂后上棘或作用于单髋或双髋上的强力外旋暴力造成骨盆像翻书样张开，耻骨上韧带、弓状韧带、耻骨前、后韧带断裂，耻骨联合分离，即开书型骨盆骨折。如外力进一步延伸，则可引起骶髂前韧带和骶嵴韧带损伤。此时骶髂后韧带复合体完整，骨盆旋转不稳定而垂直稳定。

4.2 骨盆外固定支架固定开书型骨盆骨折的生物力学原理：Tile认为骨盆环的稳定依赖于骶髂后韧带复合体的完整。骶棘和骶髂前韧带有抵抗外旋暴力，限制半骨盆外旋的作用。而骶髂后韧带复合体主要抵抗垂直剪切暴力。如果保持骶髂后韧带复合体的完整，即使其他韧带均断裂，亦不会发生半骨盆的上下移位和前后移位。

当人体为站立位时，耻骨联合为张应力，起约束棒的作用，防止骨盆外旋。开书型骨盆骨折其约束作用消失，骨盆环处于旋转不稳定状态，骶髂前间隙也增宽，这会使骶椎固定不稳，使其向前下方移动，增加骨盆环的不稳定性。生物力学实验证明，骶髂后韧带复合体控制外旋暴力作用差，耻骨联合韧带对耻骨联合有稳定作用，而骶棘和骶结节韧带对骶髂关节和耻骨联合的稳定性均不产生影响。骶髂后韧带复合体形成关节后侧的主要力学阻力，可以阻挡剪式应力及髂骨内旋，防止骶骨前移。本实验结果显示，采用骨盆前环穿钉行外固定架固定，形成双侧半盆向内翻转的关书样作用力并充分利用骶髂后韧带复合体作为骨盆张力带或合页，可完全恢复骨盆环的整体稳定性。

Hefzy Ms[2]等研究表明，耻骨联合的分离与骶髂关节间隙的打开呈直线相关。也就是说骶髂关节的损伤程度可以通过耻骨联合开大的程度来估计。骨盆外固定支架固定使耻骨联合分离复位，恢复其部分稳定性，同时也就恢复了骶髂关节的稳定性。而解剖复位是获得稳定性的最重要的因素。

4.3 不同处理组固定效果有显著性差异的原因可能是：本试验六处理组中虽然作用的力臂相等，但是骨盆外固定支架固定的作用力由于固定方向不同导致作用力不同，以外固定支架固定方向与骨盆入口平面成0度时，此处理组的作用力与作用轴近似平行，也就是与作用于耻骨联合水平作用轴近似平行，因此它的作用力最大，经过统计学处理有显著性意义，所以它的固定效果最好，生物力学稳定性最佳。

4.4 外固定支架固定开书型骨盆骨折时，虽然骨盆外固定支架提供的生物力学稳定性较其他内固定差，但它有自己的优点：（1）损伤小，操作简单，固定可靠。（2）可调节性大，并发症少，在急诊室或手术室操作均可。（3）能控制骨折移位，有效减小骨盆容积，控制出血，稳定血流动力学，有利于复苏及合并伤的进一步诊断处理[3]。（4）可作为终末治疗，也可作为暂时固定和内固定的辅助治疗[4]。（5）有利于病人翻身和护理，减少了并发症，缩短康复期和提高存活率[5]。（6）在伤后早期不影响后续治疗，为后续治疗提供时机[6]。

参考文献：

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生物力学原理范文第8篇

【关键词】短跑技术；生物力学；放松技术；缓冲；摆动支撑

一、放松技术的概念

短跑是在人体大量缺氧状况下持续高速度跑的极限强度运动。肌肉力量的大小取决于肌肉中肌纤维的数量、单个肌纤维的收缩力量、肌纤维收缩前的初长度等参数。高速跑中的放松技能就是摆动技术和摆动力量的发挥与利用，它是短跑技术的核心，是高水平短跑运动员提高运动成绩的主要因素。

放松技术是一个抽象的概念，并不是指某种单纯的技术动作，而是多种因素在短跑运动中综合作用，是多个环节紧密结合形成的一个体系。根据力学的原理，可以把人体所承受的运动负荷量的大小作为衡量紧张与放松的标准。放松技术所体现的是运动员所具有的能力。运动员只有达到相当的能力，才能在运动过程中形成正确的技术动作。美国的学者朱·维苏茨金对50名较为优秀的短跑运动员进行实验研究，其研究结果也有力地说明了短跑技术中肌肉放松能力对提高短跑运动成绩的作用。

二、肌肉放松的生物力学分析

人的肌肉力量虽然经过训练可以在一定程度上有所提高，但其幅度是有限的。而肌力对某一轴的肌力矩也是在一定范围内的。当肌力矩一定时，减小肢体的转动惯量，可以增加转动的角速度。在短跑运动中，从腿后蹬结束脚离地开始的屈膝前摆，是以髋关节为轴的摆动。在屈膝时，充分放松伸展股直肌、股外侧肌、股中间肌，就更有利于股后群肌做向心收缩工作，使小腿靠近大腿折叠，缩短了向前摆腿的距离，使整个下肢绕髋关节轴的转动惯量减小，从而提高下肢前摆的角速度，增加步频。步长是在左右脚着地点之间在运动方向上的距离，它由着地距离、腾空距离及后蹬跟离三部分组成。从跑的技术原理分析，较小的着地距离可增大着地角，使缓冲阶段时间较长，缓冲动作充分，减小着地后的阻力及阻力冲量，有利于跑速的发挥。在大腿摆动阶段的屈膝前摆完成后大腿下压，先伸髋关节，再伸膝关节。要使腿积极下压，就要充分放松屈髋肌群的骼腰肌、股四头肌、阔筋膜张肌等，使伸髋的臀大肌等快速收缩完成向心工作。同时膝关节也要强调肌肉放松，股四头肌轻微收缩。这样能使脚落地点靠近身体重心垂线，减小着地距离，增大着地角。从而最大限度的减小由于脚着地所产生的制动力，加快跑速。

三、放松技术的作用

第一，肌肉放松能提高速度耐力

短跑是极限强度运动，运动员除具有良好的速度和保持高速度的能力外，还必须使短跑动作协调放松。在短跑中，当主动肌和对抗肌的活动协调一致时，就能以较快的速度去克服外周阻力，同时，也减少了它们之间的内阻力，推迟疲劳的出现。

第二，放松技术能增大肌肉收缩的力

短跑放松能力强的运动员，肌纤维参加活动的百分比可达90%，而放松能力弱的人只有60%的肌纤维参加活动，由此可见在收缩力量上存在着很大差异。而肌肉放松与肌肉收缩前的初长度的关系更为密切，肌肉越是放松，肌肉就越容易被拉长，肌肉的初长度越大，则肌肉的收缩力量就越大。反之，肌肉处于紧张状态，肌肉就难以拉长，肌肉的初长度越短，则肌肉的收缩力量就小，所以肌肉的协调放松能提高肌肉的收缩功率。

第三，放松技术能提高中枢神经系统的灵活性

如果运动员在短跑比赛中，追求高步频提高速度，而不积极发展动作幅度，许多附加神经冲动以高频率传导到中枢，会引起大脑皮质的高度兴奋。这样经过短暂时间后，频率下降，越跑越累，全程跑的后程速度难以提高。正因如此，放松跑技术有利于神经系统兴奋与抑制的转换速度和灵活性提高，使全程速度得以发挥。

第四，放松技术可提高耐受乳酸和消除乳酸的能力、提高三磷酸腺昔的合成能力

在短跑中肌肉快速收缩需要的能量是三磷酸腺昔的分解所提供的而肌肉中三磷酸腺昔储备是非常有限的，维持的时间仅几秒钟，这样必须在肌肉两次收缩间，即肌肉放松的时间内进行三磷酸腺昔的再合成。因此提高肌肉的放松能力，能促进血液循环，使肌肉中的血流量增加，给肌肉输送大量的氧气，保证三磷酸腺昔的再合成。

四、结语

体育运动本质上与人体生理结构紧密相关，从生物力学角度研究体育运动的规律是必然的趋势。对短跑技术的科学研究必将进一步促进其发展。而且应该看到，在不断的改进完善下，短跑技术也日渐趋于规范化和合理化。短跑技术的规范化主要是指跑的技术动作结构更加符合运动解剖学和运动生物力学的原理，使短跑技术表现出效率化和节省化；合理化上表现为：更加重视摆动技术、腾空与支撑时间之比更趋合理等。

参考文献：

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