弯曲力学性质:青年与老年尸体肋骨的比较

背景:骨质疏松、骨重建、骨再造等都需要了解青年和老年尸体肋骨的弯曲力学特性。以往的研究多以单独青年尸体或单独老年尸体肋骨为观察对象,而有关青年和老年尸体肋骨弯曲力学特性的研究报道极少。目的:对正常国人青年和老年新鲜尸体肋骨进行弯曲实验,分析肋骨的弯曲力学性质,确定老年尸体肋骨和青年尸体肋骨是否具有不同的弯曲力学性质。方法:实验标本取自4具正常国人男性新鲜尸体,年龄分别为20,25,70,75岁,由白求恩医科大学解剖教研室提供。人死亡后1h之内解剖取出死者肋骨标本,将标本沿纵向切成长45mm的试样。以三点弯曲的方法进行弯曲实验,检测肋骨最大载荷、弯矩、应力、应变及宏观断口形貌。结果与结论:青年组肋骨最大载荷、最大弯矩、最大应力、最大应变均显著大于老年组(P0.05)。肋骨弯曲断口多数为横断口,少数为斜断口。青年组肋骨骨皮质较厚,老年组肋骨骨皮质较薄,呈现出骨质疏松形态,提示青年组肋骨和老年组肋骨具有不同的弯曲力学特性,老年组试样由于骨质疏松导致弯曲力学特性发生改变。     

青年与老年尸体肋骨冲击力学特性的比较

背景:骨质疏松、骨重建、骨再造、胸椎骨折固定器选择等都需要了解青年和老年尸体肋骨的冲击力学特性。以往的研究多以单独青年尸体或单独老年尸体肋骨为观察对象,而有关青年和老年尸体肋骨冲击力学特性的研究报道极少。目的:对正常国人青年和老年新鲜尸体肋骨进行冲击实验,分析肋骨的冲击力学性质,确定老年尸体肋骨和青年尸体肋骨是否具有不同的冲击力学性质。方法:实验标本取自4具正常国人男性新鲜尸体,年龄分别为20,25,70,75岁,由吉林大学医学部解剖教研室提供。人死亡后1h内解剖取出死者肋骨T3～12标本,将标本沿纵向切成长55mm的试样,青年组和老年组各20个。以能量释放的方法对2组试样进行冲击实验。实验结束后,试验机测量度盘自动显示试样的冲击功,根据材料力学公式计算出每个试样的冲击韧性,观察各试样的宏观断口形貌。结果与结论:青年组肋骨冲击功、冲击韧性均显著大于老年组(P0.05)。肋骨冲击实验断口多数为粉碎性断口,少数为横断口或斜断口。肉眼观察发现青年组肋骨骨小梁排列细密,老年组肋骨骨小梁排列稀疏,孔隙较大,呈现出老年骨质疏松的表现形式。提示青年组肋骨和老年组肋骨具有不同的冲击力学特性,老年组试样由于骨质疏松导致冲击力学特性发生改变。     

青年与老年肋骨扭转力学特性对比分析

选择胸椎骨折固定器需要了解肋骨的力学特性.本文对正常国人青年和老年尸体肋骨进行扭转实验,并对比分析青年和老年尸体肋骨的扭转力学特性,为临床提供生物力学参数.实验标本取自4具正常国人男性新鲜尸体肋骨,年龄分别为23岁、27岁、72岁、76岁,根据年龄分为青年组和老年组.以肋骨标本沿纵向切成长55mm的样本试样,每组各20个.实验环境温度为20℃,将样本两端装夹于扭转试验机的夹头内,以1°/s的扭转速度对试样施加扭矩,测试样本破坏后的最大扭矩和最大扭转角值,并计算其扭转切应力,同时观察样本破坏断口的形貌.实验结果表明,青年组肋骨最大扭矩、切应力和扭转角均大于老年组,有显著性差异（P 〈 0.05）,因此青年组和老年组肋骨具有不同的扭转力学特性.样本断口形貌显示,2组样本断口多数为斜型,少数为横型.大体观察,青年组肋骨骨小梁排列细密,老年组肋骨骨小梁排列稀疏,具有老年骨质疏松的特征.     

老龄对腰椎松质骨冲击力学特性的影响

目的腰椎松质骨的冲击力学特性对治疗骨质疏松、骨重建、骨再造以及人工关节置换术等具有重要的临床意义,本文对正常国人青年和老年新鲜尸体腰椎松质骨进行冲击试验,通过分析确定老年腰椎松质骨和青年尸体腰椎松质骨是否具有不同的冲击力学特性。方法死后1h之内解剖取出青年和老年死者腰椎L1-L5标本,并将标本沿纵向切成长30mm、宽5mm、高5mm的试样共40个,按年龄分青年和老年组各20个样本。以能量释放方法对2组样本进行冲击实验,根据试验机显示出的样本承受的冲击功,利用材料力学中的数学公式计算出每个样本的冲击韧性。结果青年组腰椎松质骨承受的冲击功为(35.92±3.26)N·mm,冲击韧性为(1.44±0.13)N·cm/mm2;老年组的冲击功为(28.2±2.94)N·mm,冲击韧性为(1.14±0.11)N·cm/mm2。结论老年组腰椎松质骨的冲击力学特性因老年性骨质疏松发生一定变化,其冲击力学性能显著降低。     

股骨颈松质骨三方向压缩应力松弛蠕变实验

研究正常国人新鲜尸体股骨颈松质骨的压缩粘弹性力学性质,为人工关节的研制提供生物力学理论基础.对10具正常国人新鲜尸体股骨颈松质骨纵向、横向、45°方向试样进行压缩应力松弛、蠕变实验.得出了股骨颈松质骨3个方向的应力松弛、蠕变数据和曲线.对实验数据进行归一化处理,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.说明股骨颈松质骨纵向组应力松弛量、蠕变量均大于横向组和45°方向组.股骨颈松质骨为各向异性材料.     

ACL和MCL拉伸力学性质实验研究

目的 研究了10具新鲜成人尸体膝关节前交叉韧带和内侧副韧带的拉伸力学性质,为临床提供生物力学参数.方法 取正常国人新鲜尸体前交叉韧带和内侧副韧带各20个试样进行单向拉伸实验,得出了破坏载荷、强度极限、最大应变、弹性模量.对实验数据以多项式进行拟合,得出了应力-应变曲线和应力-应变关系表达式.结果 前交叉韧带的拉伸强度极限最大应变弹性模量大于内侧副韧带.     

国人股骨下端松质骨力学性质实验研究

对正常国人新鲜尸体股骨下端松质骨的拉伸、压缩、扭转、剪切、弯曲、冲击等力学性能进行实验研究,得出了股骨下端松质骨纵向的拉伸、压缩破坏载荷、强度极限、弹性模量,扭转破坏扭矩、扭转剪切强度极限,扭转剪切弹性模量,剪切破坏载荷、剪切强度极限,弯曲破坏载荷、弯曲强度极限,冲击功、冲击韧性指标.对松质骨的取样方法及松质骨拉伸,扭转试样固定装夹方法进行探讨.对股骨下端松质骨的力学性质进行分析讨论.     

视神经归一化应力松弛函数

目的通过对视神经应力松弛实验研究,摘清其松弛特性,为研究现神经的损伤村u绝提供粘弹性力学参数。方法取2125岁正常国人急性gffe致死的新鲜男性尸体视神经8个标本。以读数显微镜测量试样原始尺寸,试样长为15－ZOmm。直径3．45－3．65mm。试验装置为日本岛津AG－IOTA自动控制电子万能达滑封叽。将经过预调处理的试样装夹到夹具L,夹具与有机玻璃缺连接,玻璃缸内装有PH值为7．4的生理盐水,试样置于生理盐水中,装有试样的夹具与有机玻璃缺连接,本实验在365tol℃的温度场下进行。以SO％／min的应变增加速度对试样施加常应变,当应…     

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。     

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。     

C2-3、T10-11和L3-4椎间盘段弯曲力学特性

预防和治疗椎间盘脱出等退行性改变需要了解C2-3、T10-11、L3-4椎间盘与相邻椎体的弯曲力学特性,本文对人体C2-3、T10-11、L3-4椎间盘与相邻椎体进行弯曲试验,为临床提供生物力学参数.实验标本取自正常人新鲜尸体脊柱标本,男性,年龄20～30岁,人死后1h内解剖尸体取出C1-S1脊柱标本,以线锯切取C2-3、T10-11、L3-4椎间盘与相邻椎体各13个标本,在日本岛津电子万能测试机上以5 mm/min的实验速度进行弯曲实验,得出C2-3、T10-11、L3-4组标本的最大载荷、最大弯矩、最大应力等力学参数.实验结果得出,C2-3组标本最大载荷、最大弯矩小于T10-11组和L3-4组,有显著性差异（p〈0.05）;C2-3组标本最大应力小于T10-11组,有显著性差异（p〈0.05）;L3-4组最大应力大于T10-11组和C2-3组,有显著性差异（p〈0.05）.此结果说明C2-3、T10-11、L3-4椎间盘与相邻椎体具有不同的抗弯曲力学特性,可对了解腰椎间盘的损伤机理提供生物力学参.     

骨水泥椎体成形对老年胸腰椎终板支撑力的生物力学影响

目的 探讨在椎体成形后老年骨质疏松椎体的终板应力分布作用.方法 4具新鲜老年性骨质疏松胸腰段脊柱标本(T12～L4).随机分成对照组和椎体成形组.在终板中心,按顺时钟座标方向,距离皮质骨7mm,取9个点,用直径2.3mm的半球形压头以0.03mm/s的速度,下压3mm.终板不同位点的最大压缩力及刚度分布差异,2组内椎体终板在相同点最大压缩力及刚度进行比较.结果 最大压缩力时位移,正常对照组1.33±0.44mm,在椎体成形组1.51±0.48mm,在终板中心0点区域最小,成形组终板各点区域最大压缩力、刚度比较中存在差异;2组对应点最大压缩力在6点、7点没有差别,其他各点对应均有差别.结论 老年性椎体终板在中心区域其力学最低点.成形后终板在中心区域抗压缩力和刚度明显增强,在后侧和后外测成为最薄弱地方,中心最强.     

人气管软骨的拉伸力学特性

背景:气管损伤缝合与新型人工气管的研制都需要了解气管软骨的拉伸力学特性以修复、重建气管功能。以往的国内外研究对人工气管的生物力学报道较多,而对人气管软骨生物力学的报道较少。目的:以一维拉伸实验方法观察气管软骨的力学性质。方法:正常人新鲜尸体气管标本2个,标本获取征得家属同意。取出标本,在常温下解冻,以手术刀切取气管软骨试样标本加工成试样长度25mm,宽度5mm,厚度1.8～2.2mm试样20个,在日本岛津电子万能试验机上对20个气管软骨试样进行一维拉伸实验,拉伸实验速度为5mm/min。观察试件拉伸最大载荷、最大位移、最大应力、最大应变、弹性模量、应力-应变曲线。结果与结论:人尸体气管软骨最大载荷为(60.946±10.377)N,最大位移为(1.973±0.159)mm,最大应力为(6.229±1.125)MPa,最大应变为(32.825±2.776)%。气管软骨的应力-应变曲线为指数关系变化的,曲线最初的低坡部分是由于施加拉力的方向与胶原蛋白结构的排列一致,曲线的陡峭部分代表胶原蛋白本身的拉伸刚度。为描述气管软骨一维拉伸中的应力-应变关系,对气管软骨实验数据各取15个点应力-应变数据采用多项式,以最小二乘法进行拟合,得出应力(δ)-应变(ε)关系σ(ε)=-0.1113e5+1.6021e4-7.8216e3+17.9951e2+3.624e式:。实验结果显示,气管软骨具有较强的承受载荷和抵抗变形能力,反映其具有黏性又有弹性的黏弹性力学特性,支持软骨的力学性质与软骨胶原含量呈正相关的观点。     

髂股韧带与股骨头韧带黏弹性实验研究

目的 研究新鲜成人尸体髋关节髂股韧带和股骨头韧带的黏弹性力学性质,为临床提供生物力学参数.方法 取正常国人髂股韧带和股骨头韧带各10个试样进行应力松弛、蠕变实验.结果 得出了应力松弛、蠕变实验曲线,以回归分析的方法处理实验数据,得出了回归系数.结论 髂股韧带7200s应力松弛蠕变量显著大于股骨头韧带.     

正常与病态眼角膜拉伸力学的特性

背景:角膜移植和人工角膜替代物等研究有必要了解正常和病态眼角膜的拉伸力学特性,以往的研究对象多为动物眼角膜和正常人眼角膜的拉伸力学特性,病态眼角膜的拉伸力学特性鲜有报道。目的:比较正常和病态眼角膜的拉伸力学性质。方法:正常人尸体眼角膜和病态(眼角膜移植患者眼角膜)眼角膜各10个,在电子万能试验机上进行拉伸实验。模拟人体温在(36.5±0.5)℃的温度下,以5mm/min的实验速度对试样施加载荷,以最小二乘法处理实验数据,拟合应力-应变曲线。结果与结论:正常对照组眼角膜最大载荷、最大应力、最大应变、最大位移均大于病态组(P0.05)。说明正常与病态眼角膜具有不同的拉伸力学特性,病态眼角膜的拉伸力学特性发生改变。     

胎儿脐静脉与大脑中动脉拉伸力学特性的对比分析

对比分析胎儿脐静脉与大脑中动脉的力学特性,为大脑中动脉损伤以胎儿脐静脉移植修复提供生物力学特性基础。取正常人新鲜尸体大脑中动脉与新鲜胎儿脐静脉各15个试样进行拉伸实验。分别将大脑中动脉和胎儿脐静脉试样装夹在电子万能试验机的夹头内,以0.3 mm/min的实验速度对试样进行实验。结果表明,胎儿脐静脉的弹性限度应变值、最大应变值大于大脑中动脉组,差异显著(P0.05),胎儿脐静脉组最大应力、弹性模量值小于大脑中动脉组,差异显著(P0.05)。胎儿脐静脉的应力-应变曲线和大脑中动脉的应力-应变曲线变化规律相似。胎儿脐静脉的拉伸力学特性有利于移植大脑中动脉损伤的修复。     

人气管归-化应力松弛函数

目的通过人气管粘弹性力学性能,为临床进行气道再造和人工气管的研究提供粘弹性力学参数。方法取21-25岁正常国人急性外伤致死的新鲜男性尸体8个气管标本。以读数显微镜测最试样原始尺寸,试样长为80mn、外径18．2mm。内径17.1mm。试验装置为日本岛津AG－10TA自动控制电子万能试验机。将经过预调处理的试样装夹到突具上,夹具与有机玻璃缸连接。玻璃缸内装有PH值为7．4的生理盐水,试样置于生理盐水中,本实验模拟人体温,在36．5±0．1℃的温度场下进行。以50％／min的应变增加速度对试样施加常应变,当应变达到13．54％,应力达到主3…     

股骨颈松质骨拉伸蠕变实验研究

研究了正常国人新鲜尸体股骨颈松质骨的拉伸粘弹性力学性质.对股骨颈松质骨纵向、横向、45°方向试样进行拉伸蠕变实验.得出了股骨颈松质骨三个方向的蠕变数据和曲线.对实验数据进行归一化处理,用指数一元回归分析的方法处理数据,得出了归一化蠕变函数及曲线.实验结果表明,股骨颈松质骨纵向组蠕变量均大于横向组和45°方向组,股骨颈松质骨为各向异性材料.     

利用零星材料串制骨架的方法

人体骨架是解剖学教学中不可缺少的标本。目前获得串制骨架的材料颇为困难。从地下发掘的骨,往往骨质疏松,残缺不全;而新鲜材料又不易获得,为此有人曾用废旧手足标本串制手足骨髂。多年来我们一直利用学生解剖后、骨质较好的、肋骨破环较少的尸体制成骨架标本,效果满意。现将方法介绍如下。     

人脊柱腰椎松质骨归一化应力松弛蠕变函数

目的研究正常国人新鲜尸体腰椎L5椎体松质骨的粘弹性力学性质,为临床提供生物力学参数。方法在ShimadzuAUTOGRAPH电子万能试验机上对L5椎体松质骨试样进行压缩应力松弛、蠕变实验。结果得到了L5椎体应力松弛、蠕变数据和曲线,还得出了归一化应力松弛、归一化蠕变函数及曲线取得了回归系数a、b、c、d值。结论L5椎体7200s应力松弛量为0.261MPa、7200s蠕变量为0.217%。