正常股骨头与坏死股骨头松质骨的蠕变特性:45°方向取样比较

背景:临床人工关节置换和人工关节的研究都需要了解坏死股骨头松质骨以不同方向取样的蠕变力学特性,因此有必要以45°方向取样对松质骨的力学性质进行研究。目的:以三参数模型建立了蠕变方程,比较正常股骨头和坏死后股骨头45°方向蠕变性质。方法:正常股骨头和坏死股骨头各8个,沿股骨头松质骨45°方向取样,在电子万能试验机上进行蠕变实验。模拟人体体温在36.5℃的温度场下,以0.1MPa/s的应力增加速度对标本施加常应力,设定时间为7200s,采集100个实验数据。采用三参数模型计算蠕变方程。结果与结论:正常股骨头和坏死股骨头蠕变曲线均以指数关系变化的,在最初600s应变变化较快,随时间延长应变缓慢上升,最后进入平衡阶段。坏死股骨头松质骨7200s蠕变量小于正常股骨头松质骨。提示三参数模型计算简便,能很好地拟合股骨头的45°方向蠕变变化,通过建立这种理想化的方程,可以定量说明坏死股骨头的黏弹性较差。     

三参数模型计算股骨颈松质骨压缩蠕变方程

背景：无论是人工关节的研究还是股骨颈骨折内外固定都需要了解股骨颈松质骨的蠕变力学特性。 目的：通过实验定量得出股骨颈蠕变与时间的变化规律。 方法：在电子万能试验机上对股骨颈松质骨8个试样进行蠕变实验。模拟人体体温36.5 ℃的温度场下进行实验,蠕变实验的应力增加速度为0.11 MPa/s。设定实验时间为7 200 s,采集100个数据以三参数模型处理实验数据。 结果与结论：股骨颈松质骨蠕变,最初600 s变化较快,之后应变缓慢上升,7 200 s蠕变量为0.84%。结果显示蠕变曲线是以指数关系变化的,三参数模型能很好的拟合股骨颈松质骨的蠕变曲线和方程。     

实验大鼠动脉粥样硬化模型升主动脉蠕变的实验研究

比较正常和动脉粥样硬化动物模型升主动脉的蠕变特性,确定动脉粥样硬化对升主动脉蠕变特性的影响.在日本岛津电子万能试验机上对正常和病态各10个试样进行蠕变实验.蠕变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:正常和病态组升主动脉蠕变最初600 s变化较快,之后应变缓慢上升,正常组7 200 s蠕变量为1.4%,病态组7 200 s蠕变量为0.97%.说明蠕变曲线是以指数关系变化的,动脉粥样硬化对升主动脉蠕变特性具有一定影响.     

颈椎小关节切除对颈椎稳定性影响的实验研究

比较正常颈椎标本和切除颈椎C5-6小关节标本的前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、扭转等生物力学指标。确定小关节切除是否对颈椎稳定性造成影响。在日本岛津电子万能试验机上对正常和切除小关节的标本进行前屈、后伸、左侧弯、右侧弯实验,在扭转试验机上进行扭转实验。以2 mm/min的实验速度分别对标本施加载荷,测量位移数据。以50 mm/min的实验速度对标本施加扭矩,测得标本的扭转角。得出正常对照组和小关C5-6节切除标本的各项力学性能指标。小关节切除25%对各项运动范围无显著变化,小关节切除50%、75%、100%对各项运动范围显著增大。双侧小关节全切除后运动范围显著增大,较其它各组间差异显著(P<0.05)。小关节切除50%以上,尤其双侧小关节切除,打乱了颈椎的平衡关系,对颈椎的稳定性造成影响。     

C2～7颈椎振动特性的有限元分析

目的研究正常C2～7颈椎有限元模型的振动特性和颈椎小关节不同程度受损及切除的振动特性变化。方法基于颈椎CT扫描影像,建立正常C2～7颈椎有限元模型并验证有效性,提取前10阶固有频率和振型。颈椎小关节分别为无约束、有约束且摩擦系数分别为0.01、0.1和0.2,模拟颈椎小关节切除以及小关节轻度、中度、重度受损,研究颈椎受损程度不同对固有频率的影响。结果正常C2～7颈椎模型最低固有频率出现在后伸、侧弯振型,约为12Hz,大位移主要出现在寰椎齿凸。小关节有约束模型的固有频率高于无约束模型,小关节摩擦系数不同对颈椎固有频率无影响。结论研究颈椎的固有频率、振型和振幅等参数,是进一步研究颈椎动态特性的基础,对颈椎护理和治疗有重要意义。在生活和颈椎治疗中,应尽量避开12Hz环境,防止共振对颈椎造成大的损伤。     

脑动脉粥样硬化模型大鼠大脑中动脉的蠕变

背景:蠕变是生物材料黏弹性固体的表现形式之一,脑动脉硬化和脑出血的防治有必要了解脑动脉硬化大脑中动脉的蠕变力学特性。目的:比较正常和动脉粥样硬化动物模型大脑中动脉的蠕变力学特性,确定动脉粥样硬化对大脑中动脉蠕变特性的影响。方法:SD雄性大鼠随机分为两组,模型组肌注维生素D3+尼古丁灌胃+高脂饮食制备动脉粥样硬化模型,对照组正常饮食,4周后处死大鼠取大脑中动脉为标本试件。在日本岛津电子万能试验机上对正常和动脉粥样硬化动脉标本试样进行蠕变实验。蠕变实验的应力增加速度为0.01MPa/s。设定实验时间为7200s,采集100个数,以一元线性回归分析的方法处理实验数据,记录蠕变曲线和数据,以及应变与时间的变化规律。结果与结论:正常和动脉粥样硬化大鼠大脑中动脉蠕变最初600s变化较快,之后应变缓慢下降,正常动脉标本7200s蠕变量高于动脉粥样硬化动脉标本(50.38%,48.26%,P0.05)。说明正常和动脉粥样硬化大鼠大脑中动脉具有不同的蠕变力学特性,提示蠕变曲线是以指数关系变化的,动脉粥样硬化对大脑中动脉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。     

老龄化自发性高血压模型大鼠与SD大鼠左冠状动脉蠕变特性的比较

背景：国内关于老龄高血压模型动物左冠状动脉一维拉伸力学性质鲜有报道。 目的：观察SD大鼠和老龄自发性高血压大鼠左冠状动脉的蠕变特性。 方法：在日本岛津电子万能试验机上对4月龄SD大鼠和老龄(12月龄)自发性高血压大鼠左冠状动脉进行蠕变实验,模拟人体温在(36.5±0.1) ℃的温度场下以0.05%/s的应变增加速度对试样施加应力,设定时间为7 200 s。 结果与结论：两组试样蠕变曲线是以指数关系变化的,在最初600 s应变变化较快,随时间延长应变缓慢上升,SD组大鼠试样7 200 s应应变上升量大于自发性高血压组,差异有显著性意义(P < 0.05)。提示正常SD大鼠左冠状动脉和老龄自发性高血压大鼠左冠状动脉具有不同蠕变特性。     

几种药物治疗骨质疏松模型大鼠股骨蠕变特性的对比分析

比较正常对照组、骨质疏松动物模组、骨质疏松动物模型各治疗组大鼠股骨的蠕变力学特性,以蠕变特性指标确定各治疗组的治疗效果。以去卵巢方法复制骨质疏松动物模型,分别以中药、西药、VK、钙剂对模型动物进行治疗,15周后处死各组大鼠,取大鼠股骨进行蠕变实验,蠕变实验的应力增加速度为0.01MR/s,设定实验时间为7 200 s,采集100个数据,记录蠕变实验数据和曲线,以三参数模型处理实验数据。正常对照组中药组、西药组7 200 s应力松弛量差异不显著(P>0.05 s),模型组7 200 s蠕变量低于正常对照组、中药组、西药组,差异显著(P>0.05 s),VK组7 200 s蠕变量大于模型组与钙剂组,差异显著(P>0.05),模型组7 200 s蠕变量与钙剂组差异不显著(P>0.05)。各组蠕变曲线是以指数关系变化的。中药、西药治疗组大鼠通过治疗股骨蠕变力学特性恢复到原来的水平,VK治疗组大鼠股骨蠕变特性有一定恢复,钙剂对提高骨的蠕变力学特性无明显效果。模型组大鼠股骨蠕变特性发生了改变。模型组大鼠股骨蠕变特性改变最大。     

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。     

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。     

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。     

老龄化自发性高血压模型大鼠与SD大鼠左冠状动脉的应力松弛特性

背景：目前多数研究为正常人尸体和动物动脉血管的应力松弛特性,而老龄化自发性高血压模型大鼠与SD大鼠左冠状动脉应力松弛特性的研究鲜有报道。 目的：对比分析老龄自发性高血压模型大鼠与SD大鼠左冠状动脉应力松弛特性,为高血压致血管损伤修复提供应力松弛指标。 方法：对四五个月龄正常SD雄性大鼠左冠状动脉和老龄自发性高血压模型大鼠左冠状动脉各10个试样在日本岛津电子万能试验机上进行应力松弛实验,模拟人体温在(36.5±0.1) ℃的温度场下以0.05%/s的应变增加速度对试样施加应变,设定时间为7 200 s。采集100个数据,采用归一化分析的方法计算两组试样的归一化应力松弛方程。 结果与结论：两组试样应力松弛曲线是以对数关系变化的,SD组试样7 200 s应变上升量大于自发性高血压模型组,差异有显著性意义(P < 0.05)。可见正常SD大鼠左冠状动脉和老龄自发性高血压模型大鼠左冠状动脉具有不同的应力松弛特性。     

骨性关节炎动物模型内侧副韧带的应力松弛

背景：韧带和其他生物软组织一样,具有黏弹性特性,其应力松弛和蠕变黏弹性特性是为适应人的生理功能需要而存在的。研究说明骨性关节炎对韧带力学性能具有一定影响。 目的：比较正常和骨性关节炎动物模型内侧副韧带的应力松弛流变特性,确定骨性关节炎对内侧副韧带应力松弛特性的影响。 方法：以闭合关节刻痕法复制骨性关节炎动物模型,取正常和骨性关节炎动物模型大鼠膝关节内侧副韧带各10个试样,进行应力松弛实验。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个数据,观察应力松弛数据和曲线、应力与时间的变化规律,以一元线性回归分析的方法处理实验数据。 结果与结论：正常组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0.47 MPa,病态组7 200 s应力松弛量0.29 MPa。模型组7 200 s应力松弛量显著低于正常组(P < 0.05),且应力松弛曲线是以对数关系变化的。说明骨性关节炎时可以使膝关节对内侧副韧带应力松弛量降低,对膝关节应力松弛特性具有一定影响。     

C2—T1段颈椎黏弹性实验研究

研究了18例新鲜尸体C2－T1段颈椎压缩应力松驰、蠕变特性。测定了完整颈椎（正常组）及模拟前路、后路手术（对照组）颈椎的应力松驰和蠕变效应。得出了在恒应变、应力条件下应力、应变一时间曲线及数据。用回归分析的方法处理实验数据,得出了归一化应力松驰函数、蠕变函数及曲线。椎板成形术及颈椎前路间盘摘除减压植骨术都使颈椎的黏弹性降低,但前路间摘除减压植骨术对黏弹性的损失更大。     

Human Lumbar Spine Creep during Cyclic and Static Flexion: Creep Rate,Biomechanics, and Facet Joint Capsule Strain

There is a high incidence of low back pain (LBP) associated with occupations requiring sustained and/or repetitive lumbar flexion (SLF and RLF, respectively), which cause creep of the viscoelastic tissues. The purpose of this study was to determine the effect of creep on lumbar biomechanics and facet joint capsule (FJC) strain. Specimens were flexed for 10 cycles, to a maximum 10 Nm moment at L5-S1, before, immediately after, and 20 min after a 20-min sustained flexion at the same moment magnitude. The creep rates of SLF and RLF were also measured during each phase and compared to the creep rate predicted by the moment relaxation rate function of the lumbar spine. Both SLF and RLF resulted in significantly increased intervertebral motion, as well as significantly increased FJC strains at the L3-4 to L5-S1 joint levels. These parameters remained increased after the 20-min recovery. Creep during SLF occurred significantly faster than creep during RLF. The moment relaxation rate function was able to accurately predict the creep rate of the lumbar spine at the single moment tested. The data suggest that SLF and RLF result in immediate and residual laxity of the joint and stretch of the FJC, which could increase the potential for LBP.     

股骨下端松质骨横向与纵向的蠕变特性

比较股骨下端松质骨横向和纵向取样的蠕变特性,为临床提供股骨下端松质骨的生物力学参数。取10个股骨下端标本,每个标本加工成长20 mm,宽20 mm,高20 mm的试样一个,共10个试样进行纵向蠕变实验。蠕变实验的应力增加速度为0.01 MPa/s,设定实验时间为7 200 s,采集100个实验数据。股骨下端松质骨纵向试样7 200 s蠕变量为0.26%,横向试样7 200 s蠕变量为0.33%。蠕变曲线是以指数关系变化的。股骨下端松质骨横向7 200 s蠕变量大于纵向。股骨下端松质骨横向和纵向具有不同的蠕变特性,其为各向异性粘弹性材料。