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关键词:运动人体科学;论文选题
中图分类号:G807.0 文献标识码:A 文章编号:1007―3612(2006)09―1231一04
本文对1982―2003年全国体育院校及部分重点大学体育院系、国家体育总局等30多个单位的运动人体科学专业硕士、博士生研究生论文选题进行了分类统计和比较分析,并对其选题方向和特点进行归纳总结,以期为今后运动人体科学学科研究生的论文选题提供参考。
1 研究对象与方法
1.1研究对象 本文共收集1982―2003年运动人体科学专业各研究方向的研究生论文505篇,其各专业的分布情况如下表:
1.2研究方法
1.2.1 文献资料法 本文搜集了研究生论文选题方面的文献并进行了分类整理,获得了相关资料和信息。
1.2.2数理统计法 对论文的题目、研究对象、研究方向、研究内容和特征等指标进行了初步统计,并对统计结果进行了数理分析。
2 结果与分析
2.1 人体运动科学专业论文分布情况 运动生理方向的研究生论文数量占运动人体科学专业研究生论文总数的46.34%(表1),这与以北京体育大学为代表的一批体育院校运动生理学科点开设较早、而其他学科点开设较晚有关,同时与80年代某些院校只设立运动生理专业硕士的现象也有一定的关系。数据显示:运动生物力学方向的论文数量较少,90年代后有所增加,这主要是由于运动生物力学为一门较为年轻的学科,在我国的起步较晚;而运动解剖学方向的论文数量总数也相对比较少,尤其是进入21世纪后的3年中运动解剖方向的研究生数量急剧减少,其原因主要在于各院系的招生培养结构所致,该学科属基础理论学科,且与运动训练相关性不大所致。
从图形及数量分析可以看出,各研究方向在年代分布上,尽管呈现出一些波动,但总体趋势是各研究方向的数量和总数都在逐渐增多。
统计结果显示,近年来运动生理学研究生的选题方向主要集中在骨骼肌生理、疲劳与恢复、机能评定和心血管等范围内,其数量占运动生理方向研究总数的55.98%,这与目前国内体育期刊上相关领域的研究方向与研究趋势基本相符。其原因是骨骼肌生理,运动性疲劳与恢复,运动员机能评定及心血管等方向与运动训练关系密切,这些研究可以解决运动训练中出现的实际问题。进入21世纪后,内分泌功能的调解、训练效果等与大众健康、全民健身关系密切相关的问题也将受到了重视,其研究生论文数量必然有所增加。
2.2各专业方向研究生论文选题方向分析
2.2.1运动生理专业
2.2.2运动生化专业
如表3所示,营养是运动生物化学方向研究的一个主要方面,其研究生论文数量约占总数的1/3。在运动训练中“没有恢复就没有训练”的新观点提出之后,人们开始逐渐着眼于营养学的相关研究,如何应用合理的营养手段来延缓运动性疲劳的产生,促进运动后恢复已成为体育科研领域中的热点问题。但这些论文的研究对象多采用动物实验,对人体的研究相对较少,而运动营养及合理的恢复段在运动员当中推广使用,还须更多的人体实验作为更直接的依据。随着国民经济的发展和体育健身在我国的开展,近年来针对各种健身锻炼项目的训练效果的研究数量也在逐渐增加,呈现了与运动生理方向相一致的变化趋势。
2.2.3运动解剖学
统计数据显示,儿童少年体质现状和生长发育规律及体育运动在人体塑造方面的作用是运动解剖学方向研究者们所关注的主要问题,其论文数量分别占该研究方向论文总数的37.14%和28.57%。涉及骨骼肌的形态结构与功能的基础性研究也占有一定的比例,而其它方向的论文数量比例均相对较少,呈现出明显的“选题分布极不均衡”的特点,这一现象说明运动解剖学知识领域广泛,可供研究的问题相对比较多,而经过几十年的发展,运动解剖学已经形成了较为固定的研究领域,这也是一个学科发展基本成型的表现。
2.2.4运动医学
统计数据显示,运动医学方向研究生的选题方向主要集中于心血管生理、训练效果、骨骼肌生理及运动损伤等方向,各个方向的科研讨论数量分布均衡,占其方向的百分比均在15%左右,且这些研究相对集中,与运动训练实践结合比较紧密,体现了科学研究服务于训练实践的基本指导思想,和运动医学实用性较强的学科特点。
2.2.5运动生物力学
统计数据显示,运动生物力学方向的研究热点集中在对运动项目的某些技术环节的动作分析上,其研究主要是利用运动生物力学的手段辅以现代化技术手段展开探索研究,从而得到一些敏感指标、数据,并采用计算机评价系统进行分析、评价。其中涉及动作技术分析的占42.86%,而涉及计算机评价系统的研究呈现逐渐增长的趋势,达到生物力学研究生论文总数的23.81%,体现了运动生物力学与计算机科学的联系日趋紧密。随着科学的发展运动生物力与数学、物理、计算机、医学等学科的交叉将逐渐增多。
2.2.6 各专业方向选题特点的分析 从表2~6的数据统计结果显示,各方向的选题方向一方面呈现了各自专业的学科特点,同时各学科之间互相关联,存在一些共同点。
从各自专业方向选题特点来看,运动生理方向选题中骨骼肌生理及疲劳与恢复的内容较多,尤其是在90年代前后,对肌纤维类型、肌纤维组成比例的研究很多,采用无损伤方法测定肌纤维类型,对延迟性肌肉酸痛以及骨骼肌疲劳后超微结构改变的研究,都是这一领域的研究热点。
运动生化方向对运动员营养补充问题以及运动后恢复手段的研究得到越来越多的注视。“没有恢复就没有训练”这一新观点提出之后,营养及其他恢复手段成为竞技体育中的热门问题。
运动解剖学方向论文选题明显集中在“儿童少年体质现状和生长发育规律的研究”、“体育运动对人体器官组织形态结构影响的研究”和“骨骼肌形态结构和功能的研究”这3个方向,占论文总数的80%。
运动医学的选题则集中在创伤、心血管、训练效果及骨骼及生理四方面,而且分布比较均衡,各占该方向论文选题的13.04%、17.39%、15.22%和13.04%。
运动生物力学是相对较为独立的学科,其选题集中在两个方面:动作技术分析(42.86%),其次是计算机评价系统的研究(23.8l%);除此之外人体组织力学、动力学及身体素质等方面的论文选题也逐渐受到一定程度的关注。
2.3各专业方向研究生论文的研究对象
统计数据显示,运动人体科学专业的研究对象中动物实验占到总数的41.05%。运动员只占到19.26%左右,位居第
三位的是体院学生,占12.26%。近年来,动物实验的比重越来越大,而人体实验在逐渐减少。
从科学研究的实际应用价值上看,人体实验的科学研究通常具有更直接的实用价值。但是,由于人体实验时,实验条件不一,且实验对象在实验期间难以控制,作为受试对象的人本身个体差异较大,因此在实际实施过程中会造成很大的困难。动物实验的优点是样本个体差异小,条件容易控制,测试结果更为准确,特别适合做一些机制性的研究。其缺点是动物与人的亲缘关系太远,有时候反映在动物身上的变化,未必可以在人体上得到重现。而且,动物采用的运动模型较为单一。从目前来看,常用的动物运动模式为大鼠(或小鼠)游泳,以及在动物跑台。且不说这些运动模型的控制是否严格,从这些运动方式上看,与人体的运动毕竟有一定的差异。而且疲劳点如何确定的问题,一直是动物实验论文中存在争议的问题。
在实际操作中,如何将人体实验与动物实验的优势结合起来,一直是研究生论文需要重点考虑的问题。好的选题不仅在于题目本身,实验设计也是论文成败的关键。
2.4各专业方向研究生采用的研究手段
2.4.1运动生理专业
2.4.2运动生化专业
2.4.4运动医学专业
数据显示,运动生理、生化、解剖和运动医学方向研究生论文中使用的各种研究手段中,运动生化指标的测定占相当大的数量和比例。尤其与运动实践结合比较密切的论文多采用生化指标对受试者进行评定,观察受试者身体机能的变化。如:血乳酸一直是科学训练所关注的主要问题。另外,血常规、血尿素指标以及以血清酶的变化都是运动训练中经常涉及的问题。另外,在一些机制性的研究中,如运动性低血睾,运动性闭经或月经紊乱等问题,都需要对激素及激素受体辅助生化手段进行定性分析。近些年来,随着基因分析手段的日益更新、先进,实用性的基因分析手段逐渐应用到了体育科学研究中来,例如对骨骼肌a―actin基因表达的研究,对β-肾上腺素受体基因表达的研究,对衰老过程中线粒体DNA缺失的研究等等,都是现代基因手段与运动实际相结合的有益尝试。
在研究手段的选取上:运动生理学使用较多的是生化指际、生物电技术和常规生理指标,共占其研究总数的74.99%,近几年来,借助生化指标检测的研究数量逐渐升高。运动生化方向则是生化指标占绝对统治地位,达到总数的85.19%,充分体现了本学科的特点。运动解剖学则较多地应用身体素质指标、组化电镜、生物电技术及常规生理指标等,所采用研究手段相对较多,且分布均匀,即运动解剖学的研究手段呈现多元化。运动医学方向中应用较多是生化指标、常规生理指标和组化电镜及生物电技术,占该方向研究手段总数的89.36%,体现了运动医学监测过程中需要借助生理、生化手段的特点。各方向的研究手段呈现出互不相同特点,归结原因在于不同专业研究的侧重点不同所致。
动作技术分析系统是运动生物力学专业研究中最常用的手段,占生物力学各研究手段总数的42.22%,它是运动生物力学为运动训练直接服务的最常用手段,在近几年随着计算机技术和数码拍摄技术的发展取得了很大的进展。随着计算机技术的不断发展,计算机也逐渐进入体育科学研究领域,其主要运用在计算机分析、评价系统中,这些先进、准确手段的引入对运动训练和科学研究产生了巨大的推动作用。
2.4.6 除运动生物力学外所有专业不同年代研究手段的对比
表13显示,80年代采用较多的是生物电技术、常规生理、生化指标,各占总数的28.87%、25.77%、25.77%,他们之间的分布相对均衡。进入90年代后,随着研究的进一步深入,一些简单手段,如生物电技术和常规生理指标的应用比例逐渐减少,而生化指标等反应受试者机体机理的研究手段所占比例增大,达到总数的52.30%,体现了各学科研究的精确、精细化和定量分析的逐渐增多。随着科学技术的发展,一些前沿科技手段,如基因技术开始在运动人体科学领域中应用。本文所统计的只是2001―2003年的研究生论文,样本量相对较少,但其变化趋势基本和90年代相同,这些变化趋势反映了体育科学研究的不断深入以及研究手段的不断发展,同时也反映了运动人体科学专业学科水平的提高。
3 结 论
2、主要课程:工程力学、流体力学、岩土力学、地基与基础、工程地质学、工程水文学、工程制图、计算机应用、建筑材料、混凝土结构、钢结构、工程结构、给水排水工程、施工技术与管理。
3、主要实践性教学环节:包括工程制图、认识实习、测量实习、工程地质实习、专业实习或生产实习、结构课程设计、毕业设计或毕业论文等,一般安排40周左右。
4、主要专业实验:材料力学实验、建筑材料实验、结构试验、土质试验等。
研究方向:车身设计及制造;汽车电控及节油技术;电动汽车控制技术;汽车关键零部件设计与制造。
培养目标:本专业培养学生具有扎实的理论和宽厚的工程技术知识基础,掌握汽车整车及各总成的设计理论、汽车的性能实验技术、汽车制造工艺和汽车电子控制技术等知识,具有较强的实践能力及创新能力的高级技术人才。
主要课程:机械制图、计算机基础、材料力学、理论力学、流体传动、金属制造工艺、机械原理、机械设计、电工与电子技术、公差配合与互换性、工程材料、汽车构造、汽车理论、发动机原理、汽车设计、汽车制造工艺、汽车电控、汽车试验技术等。
关键词 青蒿素;定量构效关系;多元线性回归
中图分类号 TQ463 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)062-0214-02
近年来,随着计算机计算软件日益成熟,利用计算机绘图软件进行辅助药物设计,已经成为比较热门的研究方向,这种趋势在制药业尤其明显。计算机辅助药物设计这门新兴的边缘学科已经逐渐占领了药物开发的制高点,主要原因是利用其具有明显缩短研发人员开发药物的时程,降低成本,药性定向准确等多项优点,恰能解决以往开发新药所遭遇的缺失。
青蒿素发现以来,人们进行了大量的药理学研究。结果表明青蒿素对疟原虫红内期有直接的杀伤作用,而对组织期无效。药物化学工作者对青蒿素结构进行了大量的修饰合成,但是方向不是很清晰,目前在临床上应用的比较普遍衍生物包括蒿甲醚、青蒿琥脂、二氢青蒿素、蒿乙醚。另外部分青蒿素类似物虽然体外活性较高,但是由于毒性较高,暂时无法开发成临床药物。利用计算机软件服务平台,进行量子化学计算和QSAR研究将为开发利用度较高的青蒿素类似物或衍生物指引方向。
香港大学与拜尔公司合作开发研制得到一系列新的青蒿素衍生物,其结构及活性数据如下表所示。本文将用量子化学密度泛函理论结合QSAR方法对该系列青蒿素衍生物的量子化学结构性质进行计算分析,最终找到这一系列青蒿素衍生物的量化性质与其抗疟活性的关系。
1 计算方法
实验采用将9组化合物的构型先进行优化,首先采用Materials_Studio3.2软件中分子力学模块进行几何构型优化,然后将分子力学优化好的分子用Dmol3工具再进行几何构型的优化,最后用Dmol3对用Dmol3优化完成的分子进行量化参数计算。将绘制完成的分子结构用MS中的分子力学工具进行中等精度的几何优化。
2 计算结果(见表2、3、4)
3 实验结果
用活性体积、键长、HOMO的平方对PEC90进行多元线性回归分析,设定最小相关系数:0.90000000进行拟合。青蒿素类药物的抗疟活性与分子量化参数的QSAR关系式:
PEC90多元回归方程:Y = 152.419845316 * [(HOMO)2] - 6.671025217
PEC50多元回归方程:Y = 146.814332722 * [(HOMO)2] - 6.314422185
4 结论
1)10位取代和氮杂衍生物的活性比9位取代衍生物的抗疟活性高。
2)青蒿素类药物的抗疟活性和分子的HOMO本征值的平方成正比。
3)过氧键的给电子能力直接影响化合物的抗疟活性。可以用来通过计算一些新颖的青蒿素类化合物的量化参数(HOMO的本征值)来计算预测其抗疟活性。
参考文献
[1]张珉,张万年,宋云龙,盛春泉.全新药物设计方法的新进展[J].药学进展,2003,6(27):327-332.
[2]蒋华良,陈凯先,嵇汝运.计算机辅助药物设计正在走向成功[J].生命科学,1996,4(8).
[3]曾宪栋.青蒿素类抗疟药定量构效关系研究[J].2004硕士论文,华南师范大学.
关键词:留学;日本;动力工程及工程热物理;机械理工学;培养方案
中图分类号:G643 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)29-0008-02
从1872年中国近代走出第一名留学生容闳以来,我国的出国留学事业已经走过多个历史阶段。进入21世纪后,我国自费出国留学人数激增,兴起留学的热潮。因地理位置的相近与文化的相似,赴日留学逐渐成为很多学生的选择。另外,日本为全面加入到全球化人才争夺战而积极地调整留学政策,在2008年提出接收“留学生30”,更使日本成为中国留学生的首选国之一。[1]
在日本,研究生院被称为大学院,硕士研究生则称作大学院生。大学院生毕业将被授予修士学位,等同于我国硕士学位。特别要说明的是,研究生或特别研究生在日本是期望在大学研究机构中针对相关专业领域继续深造的入学者,学习期满后将不被授予学位。京都大学(Kyoto University)是日本一所国立研究型综合大学,在日本国内大学综合排名中排位第二,仅次于东京大学。其大学院18个研究科中的工学研究科包含社会基础工学、建筑学、机械理工学、航空宇宙工学等17个专业。其中机械理工学专业下又分有机械系统创成学、流体理工学、物性工学、机械力学等8个研究室。物性工学研究室中的热物理工学方向、机械系统创成学研究室的机械系统创成学方向以及流体理工学研究室的分子流体力学方向等多个研究方向与北京工业大学动力工程及工程热物理专业的研究方向相似,故本文以北京工业大学动力工程及工程热物理专业与京都大学机械理工学专业为例,分析对比各自在硕士研究生阶段的培养方案,希望对将来有留学日本意向的学生起到参考作用。
一、中日两国硕士研究生培养方案的比较
1.培养目标
北京工业大学的硕士研究生阶段分别设置有学术学位硕士研究生(简称学硕)和专业学位硕士研究生(简称专硕)。它们虽处于同一层次,但在培养规格上各有侧重点。专业学位硕士研究生的专业名称虽为动力工程专业,但其研究方向与动力工程及工程热物理专业相同,故本文视其为同一专业的另一种培养方案。
从培养目标上来看,学术学位硕士研究生的动力工程及工程热物理专业侧重培养满足科研、教学、设计、工程设计等各方面需求的高层次应用型人才,要求兼有扎实的专业知识和合格的实践与创新能力。在培养目标中不仅对学科领域的学习成果做出要求,在道德素质与文化素质上也有着较高的期望。专业学位硕士的培养目标成为专业领域高层次应用型的专门人才,要求基础扎实、实践能力强且具有一定的创新能力。
京都大学的机械理工学专业的培养目标是培养拥有克服有挑战性研究课题能力,具有领导能力的技术人才和研究人才。在京都大学该专业教育目标别提到了期望学生能够利用所学知识努力回馈社会。
对比两所大学的培养目标,可看出北京工业大学的学术学位硕士研究生偏重科研,专业学位硕士研究生偏重工程实践,而京都大学在科研与工程实践间并没有明确的偏重。国内高校近年学术道德问题频出,研究生教育不仅要达到学术的标准,更要注重个人的学术道德与学术规范。所以将德才兼备写入培养目标有着深远的意义。[2]将回馈社会写入培养目标对日本本国来说是为了维持产业活力以解决少子化带来的人才匮乏,对于留学生则是为了提高日本的国际威望,为日本在国际人才争夺中取得优势。[1]
2.学制与课程设置
现在日本的大学课程设置制度是根据1991年7月正式实施的新《大学设置基准》制定而成的。其中提到,在符合国家最基本课程设置要求下,各个大学可以基于学校特点制定其办学方针与教学思想,并且可自主进行课程设置。[3]所以京都大学的课程设置在个别课程上和其他日本大学会有不同,但在实现相应学位的教育目的上是相同的。
北京工业大学此专业学术学位硕士课程分为学位课、选修课与学术活动,研究生需要修满至少26学分。专业学位硕士课程分为基础知识、专业知识、工程知识、综合素养、实践训练共5个模块,研究生需要修满至少32学分。在课程设置上学硕与专硕大致相同,区别在于专硕课程中增加了科技文献检索、六西格玛管理、工程伦理案例分析等工程综合素养课程与总计1年的校内外实践训练环节。从图1中可看专硕在各模块中所分配必修学分较平均,使其在理论知识与工程实践两方面得到平衡。京都大学机械理工学修士课程包含基础科目、发展科目与实习科目,大学院生至少需要修满30学分。
表1 京都大学机械理工学专业与北京工业大学动力工程及工程热物理专业的课程设置
从图1中可以看出,京都大学的必修学分配比相对北京工业大学的学硕更平均。如上文诉述京都大学机械理工学专业涵盖的研究方向众多,所以基础科目需要兼顾各研究方向。学生需根据各研究室研究题目在发展科目中学习相应内容。其次,如表1所示日本高校和国内的专硕课程同样重视实践训练环节。在图1中也可以看到京都大学的实践环节必修学分占到总学分的近三分之一。北京工业大学动力工程及工程热物理专业的研究方向集中,在课程中设置了更多针对本专业研究方向的课程。国内的学硕课程虽然也有实践训练课程的设置,但更注重科研方面。另外,受到国情的影响,国内必修课程中均含有思想政治、哲学和英语课程。京都大学工学研究科为深化专业教育与拓宽工程技术相关知识的学习,面向全体学生设有选修的共通科目,如表2所示,其中大多为英语课程。面向留学生还开设有辅导日本语的专项课程。
表2 工学研究科共通科目
北京工业大学动力工程及工程热物理专业的硕士研究生学制均为3年,学习年限2.5-3年。京都大学机械理工学专业的学习年限为2年,在研究和学习中有出色进展者可以缩短修业时间。日本大学大学院中普遍采用2年学制,与国内相比缩短了学习年限,但必修学分却与国内大致相同。虽然中日两国1学分对应学时数略有差异,但也不难得出日本大学院课程与国内相比并不轻松的结论。
3.招生要求
日本申请修士课程与国内一样需要相应的学历证明,并且报考大学院留学需要提交自己的研究计划,明确自己希望研究的课题。可以参考相关的学术论文来确定自己的研究课题。在确定了自己的研究课题之后,需要撰写研究计划书。在申请之前,需要与目标导师取得联系,进行沟通,在获得内诺之后申请入学。
成为大学院生与国内一样要经过大学院生录取考试。以京都大学机械理工学为例,设有笔试和面试。笔试有数学、机械力学和专业科目三门考试。另外,英语也作为考核的科目之一,非英语母语的考生需要提供TOEFL或TOEIC成绩,成绩优秀者可抵作英语笔试成绩。
二、结论与讨论
综上所述,国内大学大多设有学术学位硕士研究生和专业学位硕士研究生,而日本大学中只有大学院生。从培养目标来看,中日大学均以培养具备各方面能力的高层次应用型人才为目的,但从京都大学的培养目标中可以看出,相比国内日本大学更注重所培养人才对社会、对环境的意义和对国际化人才的培养。在课程设置方面,相比国内日本大学一方面在同一专业下涵盖更多的研究方向,另一方面日本大学在课程设置上具有一定的自主性,所以学生在选课时具有更多的选择余地。日本在招生方式上更加灵活,有意留学日本的同学在取得必要资质的同时,也要与研究室导师取得联系,进行良好的沟通。
参考文献:
[1]王磊.日本“留学生30”的背景、问题与展望[J].淮北师范大学学报:哲学社会科学版,2012,33(2):128.
中图分类号: G 804.5 文章编号:1009783X(2012)03027406 文献标志码: A
收稿日期:20110509
基金项目:国家自然科学基金(30771046)。
作者简介:张健(1963—),男,北京人,硕士,副教授,研究方向为运动生物力学;卜淑敏(1967—),女,山西人,博士,教授,研究方向为运动生理学;魏兆松(1981—),男,安徽人,硕士,讲师,研究方向为运动生物力学。
作者单位:首都体育学院,北京 100191
Capital University of Physical Education and Sports,Beijing 100191,China. 随着人口的老龄化,骨质疏松症不仅是一个医疗问题,也是一个社会问题,是常见的骨代谢性疾病,是一种危害中老年人群常见的疾病,在世界多发病中位居第6位,对该类疾病的研究及治疗在影响人类生存质量的因素中,已经占有了越来越重要的地位。骨密度是诊断骨质疏松的重要标准,受很多因素的影响。为探求骨密度对骨质疏松症的影响,本文采用去卵巢大鼠模型,通过观察各组大鼠的体重、胫骨体重指数、胫骨长度、股骨和第4腰椎的骨密度的变化情况,得出运动和雌激素对骨质疏松预防和治疗的作用。
1 材料与方法
1.1 实验动物
60只雌性健康3月龄SD大鼠,体重(220±20)g,身体情况正常。由北京维通利华实验动物中心提供,饲养于北京大学医学部实验动物学部,啮齿类动物饲料喂养,自由饮食、饮水,动物室温度22~25 ℃,相对湿度50%~55%。
1.2 方法
1.3 实验指标的测定
在取材的前2 d开始制备取材的设备和仪器并注意制备充足的材料,开始断食。在取材的当日5时从动物实验学部用专门的鼠笼把动物带到首都体育学院重点实验室进行取材。
1.3.1 体重
在平时要注意观察大鼠的精神状况和运动能力的变化,并注意各组的饮食量。在取材时要准确地测量出每只大鼠的体重。
1.3.2 股骨和腰椎骨标本的制备
大鼠饲养到期时,要提前2 d断食物,但正常饮水。麻醉后测量体重,股动脉放血处死。注意勿损伤骨质去除附着的肌肉和结缔组织将两侧股骨、胫骨和腰椎骨摘出,将摘出的骨骼用pbs生理盐水浸透的纱布包裹,装入密闭试剂盒中,放置于-20℃冰箱内,测试时将其于室温下自然解冻[12]。
1.3.3 胫骨干重和长度的测定
用水合氯醛麻醉并用电子天平(JA5002)称量出大鼠的体重。对所有的大鼠进行股动脉放血处死并取下大鼠的后下肢左、右胫骨。把胫骨按编号放置在60℃的实验室烤箱(型号 XU027200)烘烤 12 h后取出。用电子分析天平(型号 FA1004A)称量所有胫骨的质量。再用游标卡尺(精确度为0.02 mm)测出大鼠胫骨的长度(测量时,采用游标卡尺卡紧骨的两端结构,并且骨两端的距离是最短(要求骨的纵径与游标卡尺主尺面平行)。计算出左、右胫骨质量的平均值和大鼠体重的质量指数(胫骨和体重的质量指数=一侧胫骨的质量/大鼠体重)。
1.3.4 股骨和腰椎骨的骨密度的测定
1.4 实验数据的处理和统计
所有指标均以平均值±标准差表示,数理统计采用统计软件SPSS 12.0进行单因素方差分析,组间相互比较采用LDS法,对F值明显的指标,用t检验对各组均值进行多重比较。
2 结果与分析
3 实验结果与讨论
去势大鼠作为骨质疏松模型也已经是一门成熟的技术。大鼠在3月龄时性腺与内分泌系统才完全发育成熟,肌肉骨骼系统基本定型,故以3月龄青春期大鼠为研究的起始年龄;但此时大鼠的骨骼仍然在生长,至7月龄时,皮质骨才发育成熟达到骨峰值,故3~8月龄为复制成年大鼠疏松模型的合适年龄,7~8月为最佳年龄;但采用 7、8 月龄大鼠耗资较大,故在设立对照组的前提下,用3~4月龄的大鼠仍是可行的[3]。通过以上所有的实验数据分析,可以看出本次实验的造模是成功的,得到手术静止组的大鼠的体重和骨密度与假手术组、手术干预组有高度显著性差异(P
3.1 胫骨指标数据的比较分析及讨论
骨长轴方向的成长依靠软骨内骨化过程,骸软骨细胞不断增生和不断骨化(软骨变成骨的过程),使骨长度不断增加[7]。比较手术静止组与假手术静止组,可以看出SD雌性大鼠的胫骨由于在去势手术的环境下生长而导致其胫骨长度的增长不明显(P
3.2 骨密度指标分析及讨论
骨密度(BMD)是机体某一部位骨组织中单位骨面积内所含的矿物质量,是影响骨强度的一个重要因素,是评价骨强度的一个最方便、最常用的指标,并且BMD的高低也被作为诊断骨质疏松的一项主要标准。BMD受到诸多因素的影响,如遗传背景、性别、年龄、激素、营养和运动因素等。宋冰,张兆强研究显示,切除大鼠双侧卵巢后,骨矿物元素Ca、S、Mg、Zn、Co、Mn等含量显著降低(P
雌激素具有下调骨重建阈值的作用[16],当雌激素减少时骨重建阈值提高,因此,原先使骨骼进行保留型骨重建的应变只能进行废用型骨重建了。绝经后雌激素减少,通过运动可以增加骨骼载荷以增加骨骼的应变,使之达到骨重建阈值而进行保留型骨重建,减少绝经后骨量的丢失[17]。体育运动影响骨的力学特性。影响骨的力学特性的因素包括骨的几何形态(体积、横断面、管壁厚度等)、骨矿密度(与骨组织的孔隙率呈反比)、骨质的质量(原有骨质和新形成骨质之比、矿化度、骨胶原成分和含量、骨胶原和骨矿的排列方向,以及骨基质中和骨单位周围存在的细微骨折数量等。骨骼所受的外力,即使骨产生形变的外源性机械力可概括为内源性肌肉收缩力与外源性反作用力。这些力对骨生长发育的调控主要通过调节软骨内生长与骨化、关节软骨的发育,以及软骨周缘/骨膜的骨化和软骨内成骨[18]。机械力学信号可转化成促进成骨的生化信号。力学信号激活骨细胞网络通路而成骨,尤其在达到峰值骨量之前,除增加骨密度外,更能有效地改善骨的形态结构[19]。跑步运动时骨骼肌的频繁收缩,大量增加肌肉的血液供应,进而增加骨皮质血流量,改善骨组织血液供应,促进钙的吸收,保存骨量。陈柏龄等的研究显示:雌激素和运动均可显著提高骨密度及生物力学性能;但与雌激素相比,运动在防治Ⅰ型骨质疏松的作用中具有如下优点:1) 更强的促进骨形成的能力;2)调节骨重建的部位和方向,使骨的显微结构适应其生物力学功能;3)提高骨的硬度,增强骨抵抗变形的能力[20]。李梅、李爽等人研究显示:运动和雌激素均能明显提高去卵巢大鼠胫骨的BMD,但在维持去卵巢大鼠BMD方面,运动的功效作用优于雌激素。这可能是因为运动不仅能对骨骼系统提供有效的力学刺激,而且可以改善机体神经内分泌功能,明显提高绝经后妇女的内源性雌二醇水平,能够有效缓解绝经后各种低雌激素症状从而达到良好的维持或改善骨健康的功效[21]。
本实验手术运动组大鼠的骨密度相对手术静止组有高度显著性差异,就是运动给予骨骼机械力的作用而引起的,通过上述研究分析可以明确为什么运动组大骨密度增高。同样孙颖等[2224]的研究发现,低、中强度的跑台运动训练可以延缓股骨骨量的丢失,高强度运动并不能产生这种效果。王怡婧,张焱等人研究发现中等强度跑台运动和E2单独或联合作用均能显著增加去卵巢大鼠肝组织匀浆NO含量,二者是通过上调肝脏 eNOS 蛋白表达而发挥作用[25];因此,大部分研究认为,中等强度的承重性练习更有利于延缓骨量的丢失。张林等人的研究显示:去卵巢后大鼠表现为高转换型骨代谢特征,雌激素下降,甲状旁腺激素分泌加强,促进骨吸收,从而骨钙流失;因此,血钙含量上升,而运动可使血钙流入并沉积在骨中,主要原因推测为:1)运动能促进血液循环,利于血钙向骨内输送和破骨细胞向成骨细胞转变,促进骨钙化,增加骨密度。2)运动负荷的机械应力可促进骨细胞的增殖,加强其活性,使骨的矿化过程加强,使血中的钙以钙盐的形式沉积在骨中,从而使骨量增加。
运动结合药物对由于去势而导致的骨矿物质丢失有预防和治疗的作用,已经成为人们的共识。很多动物实验都已经证明:适度运动结合雌激素对由于老年化而导致的骨质疏松有协同的效果。本实验的手术给药加运动组与手术给药和手术运动组大鼠间有显著性差异也证明在该实验条件下,对去势大鼠的骨骼矿物质的丢失是有效果的。
4 结论
3)本实验的不足之处,假手术运动与静止组别在一些数据指标上没有显著性的差异;可能是该运动量对健康大鼠的影响程度不高,没有去势大鼠改善效果明显的缘故。
实验的结果提示我们在预防和治疗由于老年化引起的骨质疏松,单纯的药物与运动干预,不如两者共同协同作用效果显著,并且在实际的对待人类而言,很重要的一点是必须控制好药物量及运动的强度和量度,还要安排好干预的时间和频率。
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【关键词】机械设计 新型理论 汽车工程 研究应用
一、有关机械设计理论的概括及研究方向
(一)机械设计理论的基本概括
机械设计及理论是机械工程一级学科所属的二级学科,是研究机械科学中具有共性的基础理论和设计方法的学科,是对机械进行功能分析与综合并定量描述与控制机械性能的基础技术学科,也是定位机械工程中的各项细致工作流程及程序的归纳总结的简单理论介绍。它主要研究各种机械、机构以及其零件的工作原理、现代传动与控制技术、运动和动力学性能、摩擦物理学、关系力学、机械创新与设计等有关课题。机械学科与仿生学、信息学、生物学、电子学等许多学科相互渗透,从而促进了机械设计与理论学科的新发展。机械设计这个学科的特色与优势,它是以复合材料构件设计与制造、计算机辅助工程、轻工自动机械设计及理论研究为目标,将计算机辅助设计与现在检测技术应用于机械以及产品的设计过程中。具有工程设计和管理的综合素质极其丰厚的专业知识,适合从事工程技术,科研等工作。我国近年来在机械设计研究上取得了骄人的成绩。
(二)机械设计理论的主要研究方向
现如今,随着科技的快速发展,机械设计理论也逐渐的完善、增多起来,特别是更好地扩大了机械设计理论在各方面上的研究,主要有以下几个研究方向:现代设计理论与方法:机械创新设计与方法、机械系统动态设计与仿真、优化设计、新型传动理论设计、机器人机构及其控制与仿真技术、数学机械化在机械中的运用;机械创新设计与检测技术:机械创新设计与检测技术主要用于研究机械创新设计与有限元计算分析,机械振动与噪声测试与分析,计算机辅助设计与制造、图像处理技术;轻工自动机械设计及理论:主要研究的领域是轻工自动机械现代设计理论,轻工自动机械先进传动技术,新型传动机构研究与开发、轻工机械动力传动的节能与环保、轻工业机器人开发与应用研究、机器人新机型、仿生机械研究等;仿生机械学:仿生原理与技术;驱动与控制技术、机械运动与控制。
二、机械设计理论在汽车工程上的研究
随着工业革命的发展,人类历史上出现了第一辆汽车,近些年来,又随着汽车工业的迅速发展,汽车变成了“改变世界的机器”,它不仅仅改变了人们的生活方式,方便了人们的出行,还在一定程度上有效的提高了人们的生活质量和生活水平。虽然,在过去的几十年里汽车行业的发展有了很大的进步,可是,目前的科学技术水平依然还是有限的,对于汽车的研究在各方面还需要更进一步的提高。新型机械设计理论以及一些基本原理在汽车工程方面有着很大的研究方向,并且对其有着一定的推动作用。
(一)机械理论在汽车工程技术上的研究
汽车工业的发展代表着一个国家制造业的发展,它直接决定了该国家制造业的发展水平。在某种程度上,它不仅仅是最广泛的一种工业,还是最新技术的最大载体之一,例如,有些航空、航天领域的高新技术只有通过汽车工程工业才能够更好的转化为较为规模型的产业,这就决定了新型机械设计理论及基本原理在汽车工程、工业上有着很大的促进作用。近些年来,对于汽车工程技术的研究有着越来越高的标准,这就迫使研究工作者更全面的运用机械设计理论为汽车工业的发展做好准备。
(二)机械设计理论在汽车工程实际操作方向上的研究
在实际生活当中,对于汽车工程的研究离不开技术方面上的研究,更离不开实际操作方向上的研究,这些实际操作上的研究与机械设计的基本理论有着密不可分的关系,甚至有些实际操作,例如对汽车的噪声、振动等等有着很强的密切性,并且对于这些问题的解决有着很好的作用效果。
三、新型机械设计理论在汽车工程上的应用
(一)机械设计理论在汽车工程噪声、振动上的应用
在评价汽车舒适性中有一项十分重要的指标,那就是NVH分析,它直接关系到了汽车产品的市场形象。NVH不仅有助于对振动频率进行匹配,用于消除振动过程中出现的耦合现象,还有利于改善产品的振动特性,从而大大降低汽车的噪声及振动。利用NVH分析可以预先得到新开发车型性能指标,还能对设计以及制造等各个环节进行更好的优化和完善,该分析不仅从设计成本上,还是从开发周期上考虑,都为设计新型车型提供了很好的保障。
(二)机械设计理论在汽车结构强度与模态分析及结构优化上的应用
车身是车的主要总成,因此车身必须有很好的强度来保证车的寿命,以足够的静刚度来保证车的装备与使用要求。在机械创新设计与检测技术中机械创有限元分析的方法能够有效地满足上述车身的设计,其主要应用体现在:一是在汽车设计中对结构件、主要机械零件的强度、刚度和稳定性进行分析:二是在汽车结构分析中通常采用有限元法来进行各构件的模态分析,同时在计算机上可以清晰地观看各构件的振动模态,这就为结构的动态设计提供了方便。因此有限元分析的方法在汽车结构上的应用从而提高了车身设计水平。
四、结语
机械设计的基本原理以及设计理论有着很好的应用前景,特别是在汽车工程方面上发挥着良好的效果,不仅仅体现在对于汽车工程技术和实际操作上的研究,还体现在了对于汽车工程、设计上的具体应用,这些对于汽车工程的发展有着极大的推动作用。
参考文献:
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