人体工程学的基本概念

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇人体工程学的基本概念范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

人体工程学的基本概念范文第1篇

关键词：人机工程学　课堂教学　教学成果

中图分类号：G64　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)005-163-02

工业设计是以工学、美学、经济学为基础对工业产品进行的设计，其理念是在符合各方面需求的基础上兼具特色。工业设计是一门综合性、应用性很强的交叉性学科，它旨在形成和谐的实物环境，最充分的满足人的物质需要和精神需要。工业设计在企业中有着广阔的应用空间。

1.　人机工程学教学的重要性

人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互关系；研究在工作中、家庭生活中及休闲时怎样统一考虑工作效率，人的健康，安全和舒适等问题的学科。本课程是工业设计专业的重要组成部分，它为设计安全可靠、便于使用的产品提供了人机关系方面的理论依据和方法指导。

我国的工业设计专业教学，形成了两种基本知识体系：一种是工程技术体系；另一种艺术美学体系。根据工业设计专业办学基本要求，无论哪种知识体系，都必须学习人机工程学、工业设计工程基础等课程。从人机工程学教学方面来说，传统的理论知识灌输过程所涉的工科知识较大，面对大量的原理和数据公式，艺术类学生听起来费解，也容易产生疲劳和厌学情绪。课程的教学成效关系到后续课程教学是否能顺利展开，而死记硬背、不加理解的学习方法和模式起不到应有的效果。

通过人机工程学的课程学习，应该让学生理解设计是什么，怎样设计，设计达到的效果。具体来说，转变成人机工程学课程中要解决的3个目标，就是“寻找产品问题、正确分析原因、重新改良设计”，再简化一下可表达为设计上常用的述语：发现问题、分析问题、解决问题。这3个教学目标实际上就是设计的三个阶段。本文将从教学实际出发，探讨人机工程学教学改革中的实践与体会。

2.　人机工程学课程的教学目的

工业设计教育不应该试图把学生教成每一方面都精通，能在事先熟知的所要设计的产品的各个方面的专家，事实上也不可能做到这一点；而应该把设计教育的重点放在让学生学会这门学科的基本理论和基本研究方法以及培养他们对知识的应用和与再生能力上，使学生能够举一反三，在面对新问题时能够迅速把握实质，灵活运用所学的知识并以创造性的方法解决这些问题。

由于工作对象的多样性和复杂性，设计师必须经常面对各式各样的人机问题，这种情况给人机工程学的教学工作带来了一定的困难。人机工程学研究内容的涉及面广，涉猎的学科繁多，再加之信息技术的不断发展，甚至可以延展出界面设计这样独立的设计课程，因此作为工业设计专业的学生不可能真正全面地掌握人机工程学各个领域的所有内容。人机工程学的教学目的也绝非是让学生认真背诵书本的概念与数字，而是教会学生具有基本的人机工程学观念，提高其人机意识，了解基本概念、内容和方法，在以后的设计实践中能够自觉查阅相关资料，深入学习，使其设计更科学和全面。

3.　人机工程学教学改革的探索

人机工程学教学方法的得失和教学内容的安排，往往直接影响到教学效果的成败。因此，实际的课堂教学中，科学的教学方法、先进的教学手段和合理的教学安排，能够激发学生的学习兴趣，培养学生积极思考和解决问题的能力，牢固地掌握并灵活运用知识。

3.1　联系实际生活，引导学生自主学习

传统的人机工程学教学，为了引起学生对课程的重视，在课程之初会用很多时间来探讨课程的重要性。人机工程学兴起的直接原因是二战中大量因人机设计失误而导致的飞机失事。军事领域的人机设计问题让学生觉得很新奇，但毕竟离我们的现实生活太远了。

那么到底在我们的日常生活中，需不需要人机工程学，有没有值得我们去改进的设计方面呢。教学中，我把这个问题作为第一次课后作业留给同学完成，并给了两个学时的课堂讨论时间。通过讨论，同学们发现了很多在生活中运用人机工程学的例子，有正面的，也有反面的。正面的例子有：阶梯教室的座位高低错落，保证了各个位置同学的视野；电脑腕垫设计有效缓解了手腕疲劳；椅子的腰靠设计有效缓解了腰部不适；高低可调的课桌椅适应了不同身高的客户需求等等。反面的例子有：公寓床的长度不适合于身高过高者；固定式课桌椅不能满足所有同学的身高尺寸；公用卫生间门后不设挂钩，给入厕者带来不便等等。

通过设置思考题并结合课堂讨论的形式，引导学生思考本门课程的重要性和实用性，既避免了传统教学反复说道的枯燥乏力，又调动了学生的积极性，真实地感受到了课程的重要性感和实用性，从而提高学习的自主性。

3.2　通过课程实践，理解科学数据的由来

人体尺寸的测量，是人机工程学中人体尺寸获得的基础，更是产品尺寸确定的重要参考。传统教学中，对于该部分内容，教师们会对照人体尺寸表格和图示一一讲解，以帮助学生理解。这种教学模式可能出现的问题就是：一旦离开书本，学生很快就忘记了测量项目的名称和具体测量的人体部位，更难以在产品尺寸的设计中，快速、有效地找出人体尺寸的参考值。

为了提高教学效果，在教学中我们在此部分设定了实践环节：在同学配合下，测量自身的人体主要尺寸、立姿和坐姿尺寸，画出尺寸图，并进行1：2的人体模板制作。同学们对实践课题表现得非常兴奋，测量自身的人体尺寸让他们觉得很亲切。很多同学测量中发现出现各部分尺寸相加高于或低于身高，而十分不解。最后在老师的协助下，通过测点标记和辅助测量基准面都得到了解决。实践环节进行的尽然有序，充满欢声笑语。

在完成人体尺寸图和人体模板时，同学们都掌握了这部分的知识，很有成就感，并兴奋地表示记忆深刻，十分难忘。由此可见，合理的实践环节设置，对学生深入理解和灵活掌握知识，起到了巨大的推动作用。

3.3　分析设计案例，提高分析问题的能力

显示与控制设计在产品设计的应用极为广泛，教材中设置了大量图例来讲解该部分的重要性与应用。在传统理论教学的基础上，为了进一步提高同学的分析问题能力，实际教学中引入了橱柜设计的案例，让大家学会客观地评价设计的优劣。

案例中，新橱柜设计的主题是“生活如此简单”，产品的使用方式非常方便。当我们用身体的任何部位轻轻触碰柜门时，相应的抽屉就能迅速弹出，所有的餐具快速展现于眼前。在轻松惬意的背景音乐配合下，主人游刃有余地穿梭在厨房中，宠物狗也舔开了其中一个抽屉，享受属于自己的美食。看完案例，同学们都很兴奋，纷纷夸奖设计太棒了，操作方便，技术先进，十分完美。讨论的最后，我肯定了大家的正面评价，并提醒大家分析一下设计有没有什么问题呢?同学们顿时安静了，在积极地引导下，同学们静下心来，开始思考设计方案华丽外表之下存在的问题，并得到了正确的结论。

面对新的设计，大家已经习惯了给予高度的评价和赞许，而设计中还有没有可改进之处，很多人都会忽略。而作为设计人员的我们，对产品的评价不应该限于此，我们还要看到比常人更深刻的方面，为后续的设计研究找到方向。因此，教学中除了教会学生现成的理论知识以外，要引导学生学会分析实际问题，任何问题都存在两面性，我们要学会科学、客观地对设计方案进行评价。

4.　结束语

人机工程学是一门技术性学科，其相关理论知识在生活中随处可见，在教学中应该突出其科学性和实用性，通过各种方式方法，引导学生积极思考和实践，杜绝死记硬背和填鸭式的教学模式。在工业设计专业的人机工程学的教学过程中，应该突出基本原理、工程程序和研究方法，这样既能确保设计师具有较扎实的理论基础，又能使设计师在解决问题时具备正确的思路和开展工作的手段。

注释：

①汪惠芬，刘婷婷，《人机工程学》课程教学模式探索与实践[J]，应用研究，2007，36(9)：71－75.

②丁玉兰，人机工程学[M]，北京理工大学出版社,2005年8月：2.

人体工程学的基本概念范文第2篇

关键词：高校；无机化学；现状；改革策略

中图分类号：G652　文献标识码：A　文章编号：1671-0568(2012)41-0102-03

无机化学是一门专业的基础学科，涉及的范围很广，包括了环境工程学、食品工程学、生物工程学等，是向整个高校工科类一年级本科学生开设的化学基础学科，更是学生踏入高校后学习的第一门化学基础学科。所以，高校要特别注意相关衔接工作，重视衔接教学，实现更好的过渡，让学生能更快地从中学化学转移到大学化学中来，并且为他们今后学习相关课程打下坚实的化学基础。高校领导也要特别重视无机化学这门课程，充分发挥无机化学教研组所有教师的力量，通过大量的时间，对课程进行改革。临沧师范高等专科学校(以下简称“我校”)经过一系列的改革，无机化学逐渐把“必需、适用、实用”这些原则体现了出来。在面对学习时间压缩的情况下，也能最大限度地使学生更好地掌握无机化学基础知识，更好地领悟无机化学的精髓，实现理想的教学目的，获得良好的学习效果。通过不断完善教学方法，对无机化学教学内容进行更好的精选，合理地安排教学，加之利用多元化的教学手段，促进了教学质量的提升和教学目标的实现。

一、优化体系

我校从无机化学课程的内容和体系上出发，改进了教学内容，改变了原有课程的体系设置，将与中学化学或者其它化学课程相重复的内容进行适当的删减，坚持“必需、适用、实用”的原则，增添了实用性强的新内容。在教学过程中，提升基本理论的内涵、加强基本原理的理解、灵活多用的基本方法、计算与操作。以无机化学的基本理论作为出发点，将四大化学的平衡原理作为主线，注重应用，加强实践，打造全新的无机化学课程体系结构，层层递进地开展，使学生更容易接受。还加强改革课程结构体系，提高了教学效率。面对课程结构体系改革的不断深入，自然会给传统的无机化学教学带来诸多问题，若要更好地改善传统教学确非易事。因此，教师想尽办法，沥尽全力，将教学大纲的基本要求为出发点，彻底改善传统的教学方式，从而达到提高教学效率、增效的目的，做到“减学时，不降质量”。通过长期的教学实践，根据高校化学专业与学生的特性，大规模、系统地完善和修订了课程的理论教学大纲和实验教学大纲，让其呈现出高校独有的教学特色。根据不同专业的不同特点，还提出了分层教学的两种大纲模式：《新大学化学》和《无机化学》。为了更好地适应不同专业对化学的不同要求，合理地调整了各个层次的课程：《新大学化学》108学时，《无机化学》72学时。

无机化学课程的主要目的是：让学生掌握化学平衡、化学反应速率、物质结构、元素周期定律以及化学热力学等相关基础理论与概念，更好地理解元素以及化合物的结构、性质、反映规律，掌握其用途，激发思维能力，培养科学素养及其训练分析和解决问题的能力，引导学生应用正确的学习方法，初步掌握科研方法，树立正确的人生观、价值观、世界观、辩证唯物观，为以后的学习打下坚实的基础。根据教学大纲的要求，还需要采用学习参考书《无机化学习题与自测题》，针对每章的课堂授课内容的要求以及进度而设计的课后练习与自测题进行课后练习，目的是帮助学生及时掌握和巩固知识。自测题具有各式各样的特性，有助于学生在每章完成后检查自己的学习情况。通过对参考书的使用，不仅可以引导学生学习，还能激发他们的思维能力。

新的教学大纲从宏观的角度诠释了学生掌握知识的深度与广度，符合教学规律和高校学生的学习特征。新的教学大纲要求，必须掌握基础理论和基本概念，把握重点，详细讲解，删减重复内容，提升教学层次。根据专业特点的差异性与计划课程的要求，对内容进行筛选，将比较简单、易理解的内容划分为自学内容，将倾向于理科及理论性较强的内容划分为选修内容，符合学科专业的培养目标。新教学大纲明确指出，对每一章节需要理解、掌握、熟练，课程在部分章节中安排了比较简单的自学内容。高校学生经过高中阶段的学习，适应大学学习方法后，初步形成自学和独立理解问题的能力。对学生进行自学安排的时候，可以引导他们参考更多资料，适当地设计一些思考题，点燃学生的学习热情。

为了使一味灌输、面面俱到、平均分配的传统教学模式得以突破，在相对较少的学时中，本学科新知识、新成果、新信息要进行适当的增加，拓宽知识面，加强应用。要增加与专业密切相关的知识，例如：生物技术与化学的关系、细胞核内蛋白质动态变化研究进展、人体生命元素功能，等等，不仅加强专业与课程的密切关系，还致力于提升学习兴趣，增强学习能力。

二、无机化学教学方法的改革

新时代倡导素质教育，倡导以学生为主体，教师为主导。高校无机化学主要应用启发式的教学方法，注重实践，充分应用全方面、多元化的教学手段，提升教学质量。教学设计要坚持学生为主体，引导和启发学生，贴近学生生活，选取学生较为关心的话题。例如，有关绿色化学、大气污染等课题的讨论，都可望调动学生的学习积极性，提高学生的自学能力。在进行绿色化学相关讨论时，部分来自农村的学生通过阅读大量资料，明确今后的学业中会以回到家乡发展绿色产业为目的。教师应该掌握学生的心态，做好循序渐进的引导，让学生从被动学习转变为主动学习。教师要在课堂上掌握学生的学习情况，针对他们的基础差异性，做好分层教学。分层教学的目的不是为了选出尖子生，是要让学生都能得到发展和进步，让学生感到教学目标就在他们身边，从而能更好地实施教学手段，实现教学目标，促进学生全面发展。

在进行无机化学教学时，为了巩固课堂教学质量，理论结合实际，需要加强基本训练和平时考核。为了紧贴课堂教学内容，让学生能及时掌握和巩固知识，我校采用了学习参考书《无机化学习题与自测题》，实施两节课布置一页参考书的作业。教师认真检查作业，仔细批改，对作业情况进行评分，整个学期作业评价得分以20％纳入总成绩。通过对作业的批改，教师能及时掌握问题，方便下次在课堂上进行讲解。针对个别问题则对学生进行解答，促进学生更好掌握本章的难点和基本概念。每章完成以后，督促学生做自测题。自测题题型多样化，且有注解，有助于学生更好地检查自己对学习内容的掌握程度。

课堂教学中，充分发挥多媒体教学的作用，使教学内容形象化，将传统与先进有机结合，利用计算机进行辅助教学，将知识动态化，将微观转化为宏观，变抽象为直观，实现整个课程的最优化。例如，学习原子结构时，多媒体的加入让学生更容易理解这类抽象的知识。理论课实施启发式、参与式教学，组织学生讨论，教师解答疑难，将原本枯燥无味的无机化学变得更有生命

力，提升了学生学习的积极性。

三、激发学生动手和动脑的能力

无机化学课程具有丰富的实验内容，对实验选题要准确、恰当。改革过后的无机化学，具有20个实验、72学时。引导学生养成良好的实验素质，通过测定、原理、现象的实验，对学生的观察能力、总结能力、判断能力、动手能力、概括能力进行基本操作训练。用“微量实验”代替原来的“硫酸亚铁铵的制备常量实验”，降低了实验成本，减少了实验时间，实现了教学目标。开放性实验《三氯化六氨合钴的制备和组成测定》，是让学生在掌握基本概念和理论的基础上，灵活运用化学原理和试验方法，从开始收集资料、制定实验方案、准备实验仪器到实验结束后的数据处理与讨论，都要求独立完成，其重点在于激发学生善于动手、动脑，敢于发现、分析、解决问题，全面提升无机化学实验教学的质量。

四、完善试题库建设

学生成绩的总体状况要坚持考教分离，对评分实施统一标准，考卷及标准答案存档。要应用试题库，提高教学质量，提高课程水平，上升到更高的层次。根据高校专业和学生的特点，设计多套《无机化学》试卷及标准答案，构建试卷库，降低试题的重复率。总结学生最后的综合成绩，其目的是为了让学生重视无机化学的每一个环节，尽量坚持上课，认真学习，避免临考搞突击的现象，促进学生学好化学基础课，为今后的相关课程打下必要的基础。

五、完善课程考试改革与教学管理制度的建设

人体工程学的基本概念范文第3篇

关键词：人机工程学；数控机床；设计

1.数控机床的基本概念

数控机床是一种用数字和符号构成的数值信息控制的自动化机床数控机床具有以下主要特点：①提高加工零件的精度，稳定产品的质量。②能完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件加工。③生产率高。④对产品改型设计的适应性强。⑤有利于制造技术向综合自动化方向发展。⑥减轻工人劳动强度、改善劳动条件。⑦数控机床具有屏幕显示功能。2.数控机床的造型与人机工程的关系

2.1人机问题

高科技是我们认识世界和改造世界的一种手段，高科技产品的设计，人机分析是其中必不可少的也是最重要的环节，其目的是把一切可能给使用者造成危险或者不便的因素消灭在设计过程中，使系统安全高效地运作。人机问题要放入整个系统中加以权衡、考虑，不可片面地强调一方面忽视其他方面。

2.2 人机关系

数控机床作为一种高科技产品，一种人类进行生产加工的重要工具，人机因素在整个系统中占有重要地位。设计数控机床时，在不断完善功能的过程中，设计师越来越多的目光集中到了人机问题中，设计过程着重研究“机”与“人”之间的关系。人机关系在数控机床设计中的作用如图2-1所示。

图2-1 人机关系在数控加工中的作用

2.3 人机造型

数控机床的使用环境发生了变化。在现代化生产中，生产环境整齐干净、有条理，人对机床的直接操作非常少，主要是控制面板上的操作，因此机床的造型应该与环境和谐。造型清新优美和人性化，给人以心理上的鼓励。下图2-2为德玛吉的数控机床，给人以高雅、清新的感觉。

图2-2 德玛吉公司的数控机床

数控机床的工作台、操作面板等是供人观察、操作用的，它们的尺寸、位置、高度等均应符合“平均人”的尺寸。操作面板是人机交互的主要界面，人在上面进行细致的信息化控制操作，它的位置、倾斜角度及它上面的显示、控制装置的大小、位置等，都应使人在观察和操作时处于舒适、准确和高效的工作状态。操作面板的位置形状可多种多样，它与床身的相对位置有贴合式、悬挂式、下伸式、分离式。操作面板的定位应根据机床的造型和操作要求来决定。

2.4 人机安全

数控机床的安全感对于使用有重要意义。安全感体现在使用者的心里和生理两个方面。通过造型语言，例如浑然饱满的整体造型、精细的制作工艺、沉稳的着色处理给人以心里上的安全感；通过人机工程设计，例如合理的尺寸、设计能够避免无意间触动的按钮开关等，给人以生理上的安全感。

3.数控机床造型和人机工程的应用

3.1外观造型设计思路及特点

（1）数控机床设计的方法采用模块设计，首先将整体划分为机身和控制面板，机身又分为机座、机架、机窗等。采用弧线形流线设计是流行的趋势。采用弧线型机窗，美观大方。

（2）机座色彩选择稳重的黑色，机身部分采用纯净的白色。

（3）现代机床的流行趋势之一是透明化，直观化，机窗设计采用宽敞的玻璃视窗，给操作者操作时提供大面积的可观察范围，便于监控生产过程，同时清楚地显示了这是工作处理区。

（4）数控机床的绘制产品的设计完成要通过三维设计软件实现，主要应用SOLIDWORKS软件设计，此款软件功能强大，具有直观、精细等优点。

3.2 机床门的造型设计

机床门在设计时，要考虑到与机床操作人员接触过多的问题，尺寸、结构是否能有利于操作者是在设计时考虑的重要因素，门的宽度和高度也会对外观造成影响，门若太窄，工件放不进去，门若太宽，增加了制造成本。此外门的高度也应引起设计者的重视。大型的加工中心，由于体积大，重量大，门的高度一定要比普通机床高，以方便工件进出。所以，掌握好门的尺寸与比例，要重复需要符合人机工程学原理。

3.3 观察窗的造型设计

观察窗是操作者在工作时，对内部工作过程的监测与反馈。观察窗的高度应按照五十百分位的人体的视高尺寸来设计，以适应不同身高的人群。人的视线一般是水平的，最佳的视野范围是视线上下10度。观察窗的高度和大小要把人的最佳视野区域包括在内，以保证操作者观察的方便。

3.4 把手的人机造型设计

把手的长度在设计中需要重视，现有的数控机床把手造型多采用长把手设计，一方面是为了造型的需要，另一方面也可以适合不同身高的人群抓握。但也有不少机床采用短把手，短把手的设计就要考虑把手长度对人体抓握的影响。国家标准的操纵器一般人类工程学要求手掌把手的长度尺寸应大于75mm。因此，短把手的设计需要考虑把手长度，要与人手尺寸相符合，使得操作者抓握舒适。把手的设计除了要考虑造型尺寸，还要考虑机床上的安装位置。

4.小结

数控机床外观造型进行人机工程学分析中，从整体与局部的观点出发，对数控机床的造型风格和形态进行深入的研究。针对数控机床人机界面和产品外型在使用过程中阐述了生理、心理等方面的影响。在设计过程中，主要考虑舒适、便捷、安全和高效性，希望可以促进人机交互的应用与发展。

参考文献：

[1]丁晓东.从人机工程角度谈机械产品的造型设计[J].机械研究和应用，2000，13（3），52―54

[2]石金涛，顾琴轩.安全人机工程[M].上海：上海交通大学出版社，1998

人体工程学的基本概念范文第4篇

广州第一军医大学卫生处　（510515）

关键词　脊椎推拿　手法研究　生物力学　重要性

脊柱推拿是以各种力学，特别是生物力学为其理论和假说依据的。与脊柱源性致病的相关学说有很多，较为认同的有脊柱各节段的固定学说、椎体的偏歪学说和由于脊柱内外的平衡失调所致的神经传导障碍学说等。虽然脊柱推拿可缓解患者脊柱的功能障碍，但脊柱推拿治疗的治疗机理仍不十分清楚。由于无法确定脊柱或椎体的位置异常与脊柱功能改变之间的关系，因此，将与之相关的临床表现（现象）都统称为"半脱位"（Subluxation）。

半脱位包含了"骨错缝"，即脊柱的偏歪学说和"骨固定"，为脊柱的固定学说的两种。脊柱的固定学说认为脊柱固定或僵硬可导致脊神经的功能障碍。这些半脱位概念是临床上使用脊柱推拿手法的理论依据。脊柱是由骨骼、肌肉、血管和神经组成，具有许多机构力学和生物力学性质，其功能类似于船桁、发动机和液压装置等，许多临床现象都证实有关脊柱关节半脱位的假说是成立的、合理的。这种将脊柱结构简单化的描述对脊柱推拿者来讲是很容易接受的。作为研究探索极度复杂脊柱功能和性质的一种有效方法，机械工程模型在生物体（包括人体）中的应用正在被广泛地接受。这并不是说脊柱的结构和功能完成等同于简单的结构，因为单一的脊柱结构或功能是无法完成脊柱复杂和精确的运动和负重等功能。

在推拿界一些人将脊柱病变只是简单的分为静力下移位和动力下的功能障碍，对此可采用各种脊柱推拿手法来治疗，然而这种看法未免有些肤浅。临床应用的各种脊柱推拿手法，如一些上颈段的推拿手法是根据脊柱移位的方向来设计的。临床医师根据患者颈椎的活动度将颈椎的功能障碍分为颈椎活动度增大或颈椎活动度减少。

根据推拿临床和基础研究所提供的资料，有关研究小组在对此进行深入研究后得出的结论是："目前，尚无法证明一些脊柱病变，如半脱位的确切病理机制和病变过程。"著名的生物力学专家white和Panjabi在对脊柱推拿的基础研究进行综合分析后于1978年发表了"脊柱推拿疗法的研究状况"一文。文章对脊柱推拿的核心问题如半脱位进行了评价，认为："目前，不同学科的专家尚无法定量或定性地重复出由推拿医师所介绍的脊柱半脱位的征象，因此，仅就现有的资料无法使人信服推拿的治疗机制。"

脊柱推拿的生物力学致力于研究脊柱推拿理论上不足，它是用科学的观点和方法，客观地研究脊柱内在的生物力学关系、脊柱整体的力学系统和基本的生物力学特性。运用生物力学的方法和观点来阐述脊柱推拿的基本概念和作用机制，如半脱位的确切定义等。如何将脊柱移位的功能障碍的关系有机的结合在一起，将是脊柱基础研究所面临的难题之一。

通过科学的研究方法了解脊柱生物力学的性质，进而改进脊柱推拿手法的技巧，是脊柱推拿研究的目的之一。它是要将脊柱复杂的解剖结构、生物力学性质、功能以及脊柱在正常和异常状态下的功能特点，介绍给脊柱推拿者。运用科学的定义来阐述脊柱关节"半脱位"，而不是简单地将脊柱看成是机械装置。

目前尚无法确切地阐述脊柱推拿的作用机制，因而研究脊柱推拿，不仅仅是更准确地描述脊柱关节半脱位、脊柱病变时的神经功能障碍，而且也是为了更确切地阐述脊柱推拿的作用机制，完善和改进脊柱推拿手法。通过研究更进一步了解脊柱解剖结构的特点和生物力学性质。由于在推拿界对脊柱关节半脱位的描述多是基于抽象思维或是由理论上的推测而来，医学界对脊柱推拿普遍存在着一定的偏见或有不同的看法，所以我们要用科学的方法和术语，如解剖学、生物力学和物理学等来定义和描述脊柱关节半脱位。

一般认为脊柱关节脱位多是由于脊柱力学结构的完整性受到破坏所致，所以对半脱位进行准确的定义必将有助于消除目前有关脊柱推拿中的某些模糊概念，对进一步理解和掌握脊柱的解剖结构和生物力学性质，提供可靠的、基本的理论依据。

对脊柱进行科学地研究，在于要运用科学的观点来阐述脊柱关节半脱位，这样可扩大，而不是限制脊柱生物力学的临床运用。应当认识到脊柱并不是象计算机构筑的模型一样，它是处于不断地更新和变化着的，虽然这种变化很慢，但与所有活体一样，脊柱的各个部分并不是一个静止的部件，它是不在断地变化着、更新着、修复着和生长着的，是生物体的一部分。正常脊柱的许多生理参数都不是恒定着的，而是不断地变化着。根据一些理论和假说，有人认为椎体间只是简单的联结，并不复杂，而实际上，维系椎体内稳定的各种机制是相当复杂的。

虽然人体脊柱的整体轮廓和功能基本相同，但没有两个不同的个体间的脊柱会是完全相同的。由于脊柱的退行性改变和各种各样的解剖学变异，使得我们对脊柱不同部位间的关系也不能简单机械地推断。我们所强调的是研究脊柱基本的生物学原理和特点，而不是仅研究脊柱运动节段的"半脱位"、"关节固定"或是仅探讨脊神经的嵌压等问题。

与机械结构不同的是，脊柱的功能是根据反馈机制调节的，主要是由负反馈控制的。一般来讲，影响负反馈调节的单一因素容易被确定。一般认为人体内维持体内平衡的所有控制系统都是受负反馈调节机制调节的，这是人体很重要的生理功能之一。通过机体内相互联系的反馈通道和正负反馈机制，许多因素可影响人体的反馈系统。脊柱的非线和脊柱内外平衡的统一表明，运用脊柱推拿手法来治疗脊柱疾患，其机制是试图将脊柱病变与影响脊柱功能改变的单一因素联系在一起，如脊柱的对线失调、脊柱的僵硬固定等，由于将脊柱结构和功能过于简单化，因而，对此有很大的争议。所以在脊柱推拿的研究中应尽最大可能地了解和发现，影响复杂反馈过程的非正常干扰因素，以避免无效劳动和无谓的争议。

现代医学是根据疾病的病理状况来说明和表达人体异常的解剖结构和功能的。如果将脊柱的各个部分看成是相互之间没有联系的部件，那必将把人体解剖结构和功能的病理性变化情况用纯力学术语来定义和表达。由于机械应力有可能引起脊柱的病变，一些病变可能还会影响到脊柱结构的完整性，所以应当用力学的概念，特别是用生物力学的概念来描述脊柱的疾病状况。

脊柱推拿中的许多内容，如推拿术语和操作是很自然地受到力学概念的影响。如对横突和棘突推搬手法的运用以及对推拿手法的分析也是根据力学概念进行的。由于生物力学概念的应用与现代医学的内涵密不可分，所以对脊柱推拿手法的评价进而转向基本的生物力学，除此，还应包括物理学和工程学等内容，以寻求应用新的理论和方法，重新研究脊柱推拿。通过研究使我们能更进一步地了解脊柱推拿的作用机制、创新脊柱推拿手法、淘汰繁琐和不合理的脊柱推拿手法。

人体工程学的基本概念范文第5篇

医学工程由于其学科的高度综合交叉性，对学生创新能力的培养相对其它学科更为重要，也更具有探索性。关于医学工程学生创新能力培养的论文已有很多[3-6]，他们都从不同的角度阐述了医学工程学生创新能力培养的途径、方法与模式。具体从某一学术领域研究对医学工程创新能力培养的文章还鲜见于文献，本文尝试从图像分割领域入手，首先概述图像分割的概念和基本算法，接着阐述图像分割在医学工程领域中的重要作用，最后结合实际应用重点研讨医学工程学生的创新能力培养。

1图像分割及其基本算法

图像分割是一种重要的图像分析技术。在对图像的研究和应用中，人们往往仅对图像中的某些部分感兴趣，这些部分常称为目标或前景，而其他部分称为背景，前景一般对应图像定的、具有独特性质的区域。为了辨识和分析图像中的目标，需要将它们从图像中分离提取出来，在此基础上才有可能进一步对目标进行测量和对图像进行处理。简而言之，图像分割就是指根据某种均匀性或一致性的原则将图像分成若干个有意义的部分，使得每一部分都符合某种一致性的要求，而任意两个相邻部分的合并都会破坏这种一致性。图像的分割在很多情况下可以归结为图像像素点的分类问题[7]。目前应用较多的图像分割方法主要有两种：基于区域的图像分割方法和基于边缘检测的图像分割方法。前者通过检测同一区域内的均匀性是否一致来将图像中的不同区域识别出来，主要包括阈值分割法、区域生长法、聚类分割法以及基于随机场的方法等。基于边缘检测的分割法是通过边缘检测技术把不同区域分割开来，常用的方法包括微分算子法、形态学梯度法、曲面拟合法、边界曲线拟合法，以及串行边界查找等[8]。这些分割方法都有自己的优点和缺点，以及不同的应用范围。经过对这些算法的改进以及重新组合，也有人提出了新的算法，尽管这些新的算法对一些图像的分割能够取得好的效果。但对于背景复杂的弱边界医学图像分割效果不佳。近十年以来，针对传统图像分割方法的局限性，研究重点逐渐放在基于偏微分方程、借助曲线演化模型等数学建模方法的图像分割，其中最具有代表性的就是水平集方法和活动轮廓模型[9]。尽管这类方法的分割效果与参数的选择有关，但具有一定的规律，且只要参数选择合理，对于边界模糊、对比度低的医学图像分割，亦可达到理想的分割效果[10]。

2图像分割在医学工程中的重要作用

随着医学成像在临床诊断和治疗上的作用越来越显著，医学图像分割就成为医学图像分析领域的一个重要的研究课题。由于手工分割很耗时，且主观性强，因此，寻求在计算机的帮助下，从CT、MRI、PET以及其它模式医学图像中提取有关解剖结构的有用诊断信息成了我们的任务。尽管现代成像设备提供了对内部解剖结构的优越的观察条件，使用计算机技术对内部解剖结构进行精确而有效的量化和分析仍然是有限的。医学图像分割可以提取出准确的、可重复的、量化的病理生理数据，满足不同的生物医学研究和临床应用的需要。医学图像分割的目的是通过提取描述对象的特征，把感兴趣对象从周围环境中分离出来，分析和计算分割对象的解剖、病理、生理、物理等方面的信息。图像分割过程是对医学图像进行对象提取、三维重建、体积显示、图像配准、临床诊断、病理分析、手术计划、治疗方案、疗效评估、影像信息处理、计算机辅助诊断等处理的一个必不可少的步骤。医学临床实践和研究经常需要对人体某种组织和器官的形状、边界、截面面积以及体积进行测量，从而得出该组织病理或功能方面的重要信息。精确的测量对疾病的诊断和治疗有重要的临床意义。在一段时间内多次测量同一种与某种疾病相关的组织的体积，可以得到病情发展的信息或用作治疗效果的监测手段[9]。如肿瘤学的临床研究经常用肿瘤收缩的程度和时间来评估治疗效果，将肿瘤大小的精确量化数值作为疗效的测度；肝脏移植供体与受体的肝脏体积测量与脉管分析是肝脏移植术前最重要的预评估工作；视网膜血管的形状、宽度、扭曲以及分叉等结构特征的变化可以直接反映各种眼科疾病对血管网络形态结构的影响，这些特征的变化对某些眼底疾病的早期诊断有重要的意义[11]等等，这些都与图像分割及其准确程度密切相关。此外，不同模式医学图像间的配准、血液细胞的识别和分类、血管造影图像中冠状动脉边缘的监测、乳腺片中微钙化点的检测、放化治疗、神经外科手术的计划与图像引导的手术等也都要求对组织成分的位置和大小精确定位和计算。对人体各种组织的正确分类不仅可以为临床组织病变提供计算机辅助诊断依据，而且也是图像三维重建和医学图像可视化的基础。由于人体解剖的个体差异较大，临床应用对医学图像分割的准确度和分类算法的速度要求又较高，目前虽然已有多种分割算法，但是远未达到完善。因此，医学图像分割领域的研究仍然是当前医学图像处理和分析的热点。

3图像分割与医学工程学生创新能力培养

图像分割实践是培养医学工程学生创新能力非常有效的途径。首先，由于医学图像实际获取设备与条件的不同，引起测量上的不精确性和不确定性，造成医学图像数据非常复杂，这给医学图像分割带来了极大的挑战。其次，图像分割方法灵活多样，能否熟练地、有针对性地应用这些方法解决医学图像分割领域的具体问题，是检查学生创新能力的非常有效的办法。第三，图像分割要求学生具有扎实的数学基础，熟练的编程能力以及知识的综合应用能力。现在的医学成像设备，如CT、MRT成像设备，它们自带的分割软件一般使用阈值分割的方法，尽管这些设备尤其是国外设备使用阈值分割的精度很高，但因阈值分割只是简单地根据图像的灰度值进行分类，因此，这一方法对于具有复杂背景、形状不规则的医学图像分割来说，具有自身的缺点。如对于肝脏CT图像的分割与三维重建，由于肝脏与周围器官的弱边界问题，单独应用阈值分割是很难解决问题的，因此，我们就要激发学生的创新思维，从模糊聚类、区域增长、数学形态学、水平集方法等角度加以思考。尽管如此，自动地分割某一个人的肝脏CT序列图像，也会遇到困难，这是因为(1)肝脏相邻器官或组织如腔静脉、肌肉等的灰度值与肝脏很相近；(2)由于造影剂影响、CT设备不同模态的设定对不同供体的肝脏和其它组织呈现出不同的灰度值，甚至同一供体不同切片都会如此；(3)CT图像不同切片的解剖结构不同，不同供体的肝脏形状差异显著，甚至会出现两三个分散的肝脏区域出现在同一个切片中；(4)肝脏形状是不规则的，它们延伸至腹部左侧与脾脏相连，由于这两个器官的灰度值范围几乎相同，即便人眼观察，也无法确定二者边界，因此，由于检测不到脾脏和肝脏的边界，一般算法无法完成分割。因此，我们可以启发学生应用神经网络的智能分割方法，根据上一切片的分割结果自动分割同一序列的下一切片图像，这样又会涉及到如何将肝脏的灰度信息、分块信息，以及相邻切片间的空间信息融合到一起，也就是说，如何构造神经网络的特征向量[12]。在肝脏分割的过程中，还会涉及到肋脊椎骨与肾脏的分割，这些器官如果单纯根据图像分割的方法是很难解决问题的，必须借助于医学解剖学知识，如对称性、连续性等[13、14]。再如，对于医生非常感兴趣的肝静脉与肝门静脉的分割与三维重建，由于注射造影剂后它们的灰度与周围的的肝脏区别明显，因此，采用阈值分割的方法就很容易得到所需的结果，但由于这两种血管灰度一致，因此，使用医院CT设备自带的软件三维重建后，它们是交织在一起的，这就不便于医生观察，甚至会发生混淆，这个时候就要启迪学生的医学知识应用能力，结合解剖学知识并应用图像分割方法解决这个问题。另外，通过对肝脏图像的分割，学生还可以进一步将这些知识和理论应用到非医学图像领域的分割。如结合单阈值分割，可以引导学生进行多阈值分割，并提出改进的方法[15]；结合CV模型与LBF模型，可以引导学生通过高斯核函数改进CV模型图像拟合函数，得到加权形式的能检测局部区域灰度不均匀的函数；并针对当CV模型在低对比度图像中检测不同灰度目标时出现的误分割情况，提出一项全局约束函数，用于调控曲线在运动中兼顾检测梯度幅值不为零的点，并将改善的方法用于复杂的纹理图像分割[16]。

综上所述，对于学生的创新能力培养，我们如果能结合实际应用就能挖掘学生的潜能，开阔学生的视野，激发学生的学习热情，还可以提高学生理论与实践相结合的能力。在以上肝脏CT图像的分割例子中，可以看出，学生不仅需要一定的医学知识与医学影像基础，还需要一定的图像处理理论与智能模式识别理论，如模糊聚类、水平集方法、区域增长、数学形态学[17]、神经网络等，而且，更重要的是，通过肝脏分割这一简单的课题可以引申出一系列相关的课题，这些课题不仅具有内在的联系，也是相对独立的，而且层层深入，要求学生不仅要知识全面，尤其要能灵活运用，融会贯通。这对于学生的创新能力培养具有极大的价值，我们课题组的学生也通过这条途径，结合国家级、省级与校级的创新课题，学到了很多书本上学不到的知识，包括他们的团队协作能力和科研能力的提高，还发表了相应的学术论文[10,12-17]。

再比如，对于视网膜血管图像的分割，现在的文献中已有很多方法，包括传统的Gabor小波方法，匹配滤波(MatchedFilter,MF)方法以及它的改进算法，基于知识引导的自适应阈值分割方法等等，尽管这些方法都比较新颖，也能取得较好的分割结果，但都对视网膜中微小血管的分割无能为力。如果能够引导学生先对图像进行直方图增强，再经过二维Gabor小波的平滑处理，学生就会发现被“隐藏”的微小血管得到了呈现。由于水平集方法对较粗血管分割的优势，以及区域增长方法对微小血管分割的优势，学生自然就会找到最终的分割方法。尽管方法比较传统，但效果比其他方法都好，这样不仅加深了学生对以上各种图像分割算法的进一步认识，更大大激发了学生的科研热情，提高了学生的创新能力。还有，图像分割往往离不开对分割结果的比较与评价，高水平学术论文中，分割结果的比较与评价往往是一件很重要的事情，也是一件比较困难的事情，并且一般占了大量的篇幅，因此，在图像分割的学习与实践中，有意识地培养学生这方面的能力，也是值得重视的。这不仅要求学生有一定的图像分割知识积累，敏锐的思维，扎实的数学基础，娴熟的编程能力，更要有图像分割结果评估这方面的意识，而且这往往是我们中国学生最容易忽视的，他们往往认为只要分割结果出来就完成任务而不去关注。

譬如，上面所提及的视网膜血管分割，因为已有的方法和我们改进的方法相比，往往相差无几，甚至肉眼难以观察，如果不加以定量比较，往往很难体现算法的优势，或者没有足够的说服力，因此，这也是学生创新能力培养的一个重要领域，我们应该加以高度重视。值得一提的是，现在很多学生看了国际期刊上发表的医学图像分割领域的高水平论文之后，一般只关注它的算法和结果，甚至感慨论文水平并不怎么样，为什么别人能发表，而自己却不能发表。熟不知，别人论文的组织水平，知识体系的全面性，展开讨论与结果评价的深入性往往比我们高出一筹。因此，对学生创新能力的培养应该是全方位的、多领域的，不仅要有意识地引导学生深入思考，也要注重对国内外优秀成果与经验的吸收借鉴。