骨性关节炎动物模型外侧副韧带应力松弛特性的研究

比较正常和骨性关节炎动物模型外侧副韧带的应力松弛流变特性,确定骨性关节炎对外侧副韧带应力松弛特性的影响.在日本岛津电子万能试验机上对正常和病态各8个试样进行应力松驰实验.应力松弛实验的应变增加速度为5%/s.设定实验时间为7 200 s,采集100个数,以一元线性回归分析的方法处理实验数据.结果表明:正常和病态组试样应力松弛最初600 s变化较快,之后应力缓慢下降,正常组7 200 s应力松弛量为2.231 Mpa,病态组7 200 s应力松弛量为2.458 Mpa.表明应力松弛曲线是以对数关系变化的,骨性关节炎对外侧副韧带应力松弛特性具有一定影响.     

骨性关节炎动物模型外侧副韧带蠕变特性研究

目的比较正常和骨性关节炎动物模型膝关节外侧副韧带的蠕变特性,确定骨性关节炎对外侧副韧带蠕变特性的影响。方法在日本岛津电子万能试验机上对正常和病态组各10个试样进行蠕变实验。蠕变实验的应力增加速度为0．01MPa／s,实验时间为7200s,采集100个数,以一元线性回归分析的方法处理实验数据。结果正常和病态组外侧副韧带蠕变最初600s变化较快,之后应变缓慢上升,蠕变曲线是以指数关系变化的。正常组7200s蠕变量1．489％,病态组7200s蠕变量1．175％。结论骨性关节炎对膝关节外侧副韧带蠕变特性具有一定影响。     

正常与病态股骨头应力松弛特性的对比分析

比较正常股骨头和股骨头坏死后股骨头应力松弛性质,为人工关节研究和髋关节置换术提供应力松弛参数。在日本岛津电子万能试验机上对正常与病态股骨头各8个试样进行应力松弛实验。模拟人体温在36.5℃的温度场下进行实验,以5%/s的应变增加速度对标本施加应变,设定时间为7 200 s,采集100个实验数据。采用三参数模型计算应力松弛方程。观察应力松弛曲线和7 200 s应力松弛量。股骨头在最初600 s变化较快,之后应力缓慢下降,正常组7 200 s应力松弛量为0.31 MPa,病态组7 200 s应力松弛量为0.22 MPa,病态组7 200 s应力松弛量显著低于正常组(P<0.05)。股骨头坏死后打乱了松质骨头骨小梁的正常排列,骨量丢失,从而对应力松弛特性造成影响。应力松弛数据可以定量地说明坏死股骨头应力松弛特性差。     

正常与病态股骨头应力松弛特性的对比分析

比较正常股骨头和股骨头坏死后股骨头应力松弛性质,为人工关节研究和髋关节置换术提供应力松弛参数。在日本岛津电子万能试验机上对正常与病态股骨头各8个试样进行应力松弛实验。模拟人体温在36.5℃的温度场下进行实验,以5%/s的应变增加速度对标本施加应变,设定时间为7 200 s,采集100个实验数据。采用三参数模型计算应力松弛方程。观察应力松弛曲线和7 200 s应力松弛量。股骨头在最初600 s变化较快,之后应力缓慢下降,正常组7 200 s应力松弛量为0.31 MPa,病态组7 200 s应力松弛量为0.22 MPa,病态组7 200 s应力松弛量显著低于正常组(P<0.05)。股骨头坏死后打乱了松质骨头骨小梁的正常排列,骨量丢失,从而对应力松弛特性造成影响。应力松弛数据可以定量地说明坏死股骨头应力松弛特性差。     

青年与老年人脊柱黄韧带黏弹性实验研究

目的比较青年与老年人脊柱黄韧带的应力松弛和蠕变黏弹性力学性质,为黄韧带退变的黏弹性力学机制提供依据。方法 20例老年腰椎退变病人黄韧带标本为老年退变组,20例青年腰椎外伤病人黄韧带为青年组,黄韧带标本均取自L4～L5间黄韧带。以1%/s的应变增加速度和0.5 MPa/s的应力增加速度分别对试样进行应力松弛和蠕变实验,实验温度设定为(36.5±0.5)℃。设定试验时间为7 200 s,采集90个应力松弛和蠕变数据。以统计分析和归一化的方法处理实验数据。结果青年组黄韧带7 200 s应力下降了1.42 MPa,老年组黄韧带7 200 s应力下降了1.91 MPa。青年组黄韧带7 200 s应变上升了3.39%,老年组黄韧带7 200 s应变上升了2.07%,两组7 200 s应力均下降,应变上升数据均有统计学意义(P<0.05)。应力松弛曲线是以对数关系变化的,蠕变曲线是以指数关系变化的。结论老年退变组黄韧带和青年组黄韧带相比,7 200 s应力松弛量和蠕变量降低,黏弹性力学性能发生改变。     

人脊柱棘间韧带与黄韧带应力松弛实验的研究

从应力松弛力学特性角度对棘间韧带和黄韧带进行定量分析,为人工韧带材料研究和韧带损伤吻合手术提供应力松弛力学参数。将标本装夹于软组织夹具中,之后装夹于电子万能试验机夹头内,驱动机器以1%/s的应变增加速度对标本施加拉应变,在36.5℃温度场下进行实验,采集90个数据,实验结束后计算机自动输出7 200 s之间应力松弛数据和曲线。棘间韧带组7 200 s应力松弛量为1.06 MPa,黄韧带组7 200s应力松弛量为1.62 MPa。棘间韧带和黄韧带具有不同的应力松弛力学特性。     

骨性关节炎对膝关节干骺端松质骨应力松弛性质影响的实验研究

研究正常国人新鲜尸体膝关节干骺端松质骨和老年骨性关节炎病膝关节干骺端松质骨的应力松弛力学性质,为临床提供生物力学参数。取正常和病态膝关节干骺端松质骨,在Shimadzu AUTOGRAPH电子万能试验机上进行应力松弛实验。得出了正常和病态组松质骨7200s应力松弛量、应力松弛随时间的变化规律以及应力松弛方程。表明病态组各项力学性质指标均显著低于正常组。     

去卵巢骨质疏松模型大鼠L4脊椎骨的应力松弛与蠕变

背景：去卵巢大鼠脊椎骨会发生哪些应力松弛与蠕变及时间的变化规律？ 目的：观察去卵巢骨质疏松对雌性大鼠承重骨黏弹性特性的影响。 方法：Wistar雌性大鼠44只随机等分为对去卵巢骨质疏松动物模型组和对照组。模型组大鼠于0周摘除卵巢,14周后对大鼠L4椎骨进行应变增加速度为1%/s的应力松弛实验和应力增加速度为0.01 MPa/s的蠕变实验,在7 200 s采集100个数据。 结果与结论：大鼠L4椎骨对照组7 200 s应力松弛量和蠕变量大于模型组(P < 0.05);同时大鼠L4椎骨应力松弛曲线是以对数关系变化的,蠕变曲线是以指数关系变化的。提示去卵巢骨质疏松大鼠椎骨黏弹性力学特性发生了改变。     

正常与病态眼角膜应力松弛力学特性的对比分析

通过建立正常与病态眼角膜的应力松弛函数方程、应力松弛曲线,比较正常和病态眼角膜的应力松弛力学为临床提供生物力学参数。正常人尸体眼角膜和病态（眼角膜移植患者的眼角膜）眼角膜各10个,在电子万能试验机上进行应力松弛实验。模拟人体温在36．5±0．5℃的温度下,以0．1％/s的应变增加速度对试样施加拉应变,采集100个数据,以归一化分析的方法处理应力松弛数据,拟合应力松弛曲线。正常对照组眼角膜7200 s应力松弛量为0．61 MPa,病态组眼角膜7200 s应力松弛量为0．46 MPa,正常对照组7200 s应力松弛量大于病态组,差异显著（P＜0．05）。应力松弛曲线是以对数关系变化的,病态组眼角膜应力松弛特性发生改变。     

骨性关节炎对膝关节软骨粘弹性影响实验研究

研究了正常国人新鲜尸体膝关节软骨和骨性关节炎膝关节软骨的粘弹性力学性质.对正常和病态膝关节软骨进行一维拉伸应力松弛、蠕变实验,得出了应力松弛、蠕变实验数据和曲线,以回归分析的方法处理应力松弛、蠕变实验数据,得出了归一化应力松弛函数、归一化蠕变函数表达式.以冯元桢教授的准线性理论得出了正常组和病态组膝关节软骨松弛函数表达式,并对实验结果进行了分析讨论.     

动脉粥样硬化动物模型大脑中动脉的力学特性

目的比较正常和动脉粥样硬化动物模型大脑中动脉的应力松弛力学特性,为临床研究动脉粥样硬化的发病机制提供生物力学参数。方法利用日本岛津电子万能试验机对正常和动脉粥样硬化模型中各10个大脑中动脉血管样本进行血管壁拉伸试验,测试过程中应变增加速度为0.5%/s,总测定时间为7200s,其间采集100个时间点的应力松弛数据,并对每组中的20个数据进行曲线拟合。结果正常和动脉粥样硬化组大脑中动脉管壁应力松弛曲线是以指数关系变化的,其中正常组7200s应力松弛量为0.291MPa,动脉硬化组为0.193MPa。结论动脉粥样硬化对大脑中动脉壁应力松弛特性具有一定影响。     

膝骨关节炎模型内侧副韧带的生物力学特性

背景：膝骨关节炎多由力学和理化因素导致软骨基质退变而引起。目前对发病的理化因素和软骨基质的退变研究较多,力学研究较少。 目的：观察兔膝骨关节炎模型内侧副韧带拉伸力学性质的改变。 方法：左后肢伸直位石膏固定制动法建立兔模型。在Bose Electro Force 3300疲劳试验机上对正常对照组和模型组各6个试样进行拉伸实验。拉伸实验的速度为5 mm/min,计算机每0.1 s自动记录一个数据,直到将试样拉断。 结果与结论：正常对照组最大应力为(17.92±3.18) MPa,最大应变为(10.7±2.07)%,最大位移为(2.76±0.37) mm,弹性模量(316.19±74.55) MPa;模型组最大应力为(11.34±1.05) MPa,最大应变为(7.97±1.65)%,最大位移为(2.08±0.31) mm,弹性模量(279.77±33.91) MPa。正常对照组各项拉伸性能指标显著大于模型组(P < 0.05)。提示膝骨关节炎对膝关节韧带的生物力学特性具有一定影响。     

股骨下端松质骨横向与纵向应力松弛特性

背景：以往的研究多以一个标本加工成二个或多个试样进行实验,且标本多以纵向取样进行应力松弛实验。 目的：比较股骨下端松质骨横向和纵向取样的拉伸应力松弛特性,为临床提供股骨下端松质骨的生物力学参数。 方法：正常国人男性尸体股骨标本10个,左右侧各5个,年龄20~30岁,死亡后1 h内解剖尸体取出左、右侧股骨,以生理盐水浸湿的沙布包裹标本,置于-20 ℃冰箱内保存。实验前取出标本,在常温下解冻,每个标本加工成长20 mm,宽     20 mm,高20 mm的试样。先对10个试样进行纵向应力松弛实验,之后待试样恢复24 h后再对10个标本进行横向应力松弛实验。应力松弛实验的应变增加速度为0.5%/s,设定实验时间为7 200 s,采集100个实验数据。 结果与结论：股骨下端松质骨纵向试样7 200 s应力松弛量为0.58 MPa,横向试样7 200 s应力松弛量为0.72 MPa。应力松弛曲线是以对数关系变化的。股骨下端松质骨横向7 200 s应力松弛量大于纵向。结果可以看出三参数模型建立的股骨下端松质骨的应力松弛方程能很好的反映股骨下端松质骨的应力松弛特性。     

骨质疏松对骨的粘弹性性质影响的实验研究

目的研究正常大鼠股骨和维甲酸所致大鼠骨质疏松股骨的压缩粘弹性性质,为临床提供生物粘弹性力学参数。方法选用175～245g,6月龄Wistar大鼠30只,随机分为正常对照组15只,模型组15只。对模型组大鼠每日灌服维甲酸(70mg·kg-1·d-1),实验动物于第12周末处死。取股骨进行压缩应力松弛、蠕变实验。结果得出了正常对照组和模型组股骨应力松弛,蠕变数据和曲线。对应力松弛蠕变实验数据进行归一化处理,得出归一化应力松弛函数、蠕变函数及曲线。结论模型组的7200s应力松弛、蠕变量指标显著低于正常对照组(P<0.05)。     

股骨上端松质骨拉伸应力松弛及蠕变的实验研究

目的研究正常国人新鲜尸体股骨上端松质骨的拉伸粘弹性力学性质,为临床提供生物力学参数。方法对股上端松质骨试样纵向进行拉伸应力松弛及蠕变实验。得到股骨上端松质骨纵向的应力松弛及蠕变数据和曲线。对实验数据进行归一化处理。结果分别用对数、指数一元回归分析的方法处理数据,得出了归一化应力松弛、归一化蠕变函数及曲线。结论股骨上端松质骨拉伸应力松弛7200s应力松弛量为0.422MPa,7200s蠕变量为0.784%。     

Nonlinear Viscoelasticity in Rabbit Medial Collateral Ligament

The goal of this study was to characterize the viscoelastic behavior of the rabbit medial collateral ligament (MCL) at multiple levels of strain (between 0% and approximately 5%) and their corresponding stresses (between 0 and approximately 55 MPa) for stress relaxation and creep, respectively. We hypothesized that in the rabbit MCL the rate of stress relaxation would be strain dependent and the rate of creep would be stress dependent. Thirty MCLs from 15 rabbits were tested ex vivo for this study. Results show that within the physiologically relevant region of ligament behavior, the rate of stress relaxation is strain dependent in the rabbit MCL, with the rate of relaxation decreasing with increasing tissue strain. The rate of creep is stress dependent in the rabbit MCL, with the rate of creep decreasing with increasing stress. These results support our hypothesis, with the greatest nonlinearities in a physiologically relevant region of loading. As such, these nonlinearities should be considered when quantifying ligament viscoelastic behavior with a rabbit model.     

An Evaluation of the Quasi-Linear Viscoelastic Properties of the Healing Medial Collateral Ligament in a Goat Model

The viscoelastic properties of the healing medial collateral ligament (MCL) at 12 weeks after isolated injury were investigated in a goat model. The stress-strain relationships, static and cyclic stress-relaxation behaviors of the healing MCL up to 5% strain were determined experimentally using a femur-MCL-tibia complex. These experimental data were used in combination with the quasi-linear viscoelastic (QLV) theory of Fung (1972) to characterize the reduced relaxation function, G(t) (described by constants C, tau1, and tau2) and the elastic response, sigmae(epsilon) (described by constants A and B) of this tissue. It was found that the percentage of stress relaxation for the healing MCLs was significantly greater than those for sham-operated controls (49.0 +/- 12.1% vs. 26.5 +/- 8.1%, respectively; p < 0.05). The product of constants A x B, i.e. the initial slope of the stress-strain curves, was found to be significantly lower for healing MCLs compared to those for sham-operated controls (32.9 +/- 15.8 MPa vs. 118.8 +/- 48.3 MPa; p < 0.05). The dimensionless constant C, i.e. the magnitude of the viscous response, was nearly three times greater for healing MCLs, while constant tau1 was found to be similar between the two groups (0.80 +/- 0.43 s vs. 0.89 +/- 0.52 s, respectively). Constant tau2 for the healing MCL was significantly less than the controls (1269 +/- 38 s vs. 1845 +/- 431 s; p < 0.05) indicating that the stress relaxation reached a plateau earlier. These constants of the QLV theory used to describe the healing MCL were validated for the strain level utilized in this experiment (approximately equal to 4.5%) by predicting the peak stresses during a cyclic stress-relaxation experiment. The theoretically determined values closely matched the experimentally measured values. Thus, this study demonstrates that the QLV theory could be successfully used to describe the viscoelastic behavior of the MCL during the early phases of healing.