雄性大鼠四肢骨生物力学性能增龄性变化

目的 探讨雄性大鼠肱骨、股骨和胫骨生物力学性能增龄性变化规律及其在年龄推断中的应用价值。方法 根据不同周龄,将90只健康雄性SD大鼠分为2、4、6、8、17、26、52、78和104周龄组,每组10只。过量麻醉处死大鼠后分离肱骨、股骨和胫骨并剔除附着软组织,利用游标卡尺测量上述骨骼长度及中段(受压部位)直径,利用电子万能材料试验机进行三点弯曲试验以检测极限载荷和极限载荷下位移。结果 不同周龄组雄性大鼠肱骨、股骨和胫骨极限载荷组间差异均具有统计学意义(P<0.05)。随着周龄增长,肱骨、股骨和胫骨极限载荷均呈先增大后减小趋势,且都在52周龄组达峰值,52周龄前与周龄呈强正相关(r=0.884、0.933、0.929,P<0.05)。极限载荷下位移除股骨组间差异有统计学意义外(P<0.05),肱骨、胫骨均无统计学意义。股骨极限载荷下位移与周龄呈弱正相关(r=0.406,P<0.05)。52周龄前大鼠肱骨、股骨、胫骨、3种骨骼综合极限载荷自动线性建模的年龄预测准确度分别为78.2%、86.8%、84.1%、88.3%。肱骨、股骨、胫骨长度与极限载荷呈强正相关(r=0....     

雌性山羊去卵巢后不同时间骨生物力学参数变化

研究了雌性山羊切除双侧卵巢后不同时间骨生物力学性能的变化。２ 岁左右雌性成都山羊１４ 只,体重２８±３ｋｇ,随机分为双侧卵巢切除（ＯＶＸ）半年组４ 只、ＯＶＸ １ 年组５ 只、ＯＶＸ １ 年半组５ 只。术后半年、１ 年、１ 年半处死动物,取出右侧股骨、胫骨、跖骨。用三点弯曲法测定股骨整体骨弯曲结构力学参数的变化;用跖骨测定整体骨压缩结构力学参数的变化;分别取股骨和胫骨断端密质骨试件测定弯曲、压缩、拉伸的材料力学参数的变化。结果显示：ＯＶＸ １ 年组与ＯＶＸ 半年组相比,骨的几何参数均减小;股骨整体骨三点弯曲弹性模量减小２３．２７％ ,而破坏荷载和极限强度则无明显变化（Ｐ＞ ０．０５）;股骨和胫骨骨试件的弯曲、压缩和拉伸实验中,除胫骨弯曲、压缩和拉伸的极限强度明显降低（Ｐ＜ ０．０５）外,其余参数降低不明显（Ｐ＞ ０．０５）。ＯＶＸ １ 年半组与ＯＶＸ １ 年组相比,股骨的骨厚度和胫骨的矢状径、冠状径和骨厚度增加明显（Ｐ＜ ０．０５）;股骨整体骨三点弯曲的破坏荷载增高明显（Ｐ＜ ０．０５）,这可能与ＯＶＸ １ 年半组体重增加相关;股骨和胫骨骨试件的压缩极限强度和弹性模量及胫骨骨试件弯曲的弹性模量明显减小（Ｐ＜ ０．０５）,其余参数变化均     

医用连续碳纤维增强聚烯烃复合材料的生物力学特性测试

目的通过对医用连续碳纤维增强聚烯烃复合材料的生物力学测试,了解其作为硬组织修复材料的力学性能。方法对25根连续碳纤维增强聚烯烃复合材料棒进行拉伸、压缩、弯曲及剪切性能测试,得出该材料的最大载荷、极限强度、弹性模量、泊松比及延伸率。结果极限强度中,拉伸强度(561.11±14.24)MPa,压缩强度(341.91±1.71)MPa,弯曲强度(715.86±19.26)MPa,剪切强度(58.20±15.28)MPa。弹性模量(弯曲)(43.33±1.17)GPa;泊松比0.314±0.005;延伸率(18.20±0.55)%。结论医用连续碳纤维增强聚烯烃复合材料具有良好的生物力学特性,能满足硬组织修复的生物力学要求。     

免费师范生学习动机强度及其影响因素研究

目的对免费师范生和非免费师范生的学习动机强度及其影响因素的差异性进行调查分析。方法以陕西师范大学、南京师范大学、河北师范大学的师范生为被试,采用问卷调查和结构访谈相结合的方法。结果①免费师范生和非免费师范生在内生动机和动机总强度上不存在显著差异(F=1.788,-0.462,P>0.05),在外生动机强度上非免费师范生显著高于免费师范生(F=-2.536,P<0.05);②免费师范生和非免费师范生学习动机的年级、专业和性别主效应显著(F=9.611,P<0.001;F=6.084,P<0.05;F=9.199,P<0.01),师范生类别和年级的交互作用达到显著水平(F=4.589,P<0.01);③师范生的学习动机与时间管理、自我效能感、认知需求显著相关,时间价值感、认知需求、自我效能感对师范生学习动机具有预测作用(R2=0.314,P<0.001)。结论免费师范生和非免费师范生的学习动机水平相同。     

体育锻炼对不同性别少数民族大学生健康状况影响的研究

目的了解体育锻炼对不同性别少数民族大学生健康状况的影响效果。方法采用文献资料调研、心理测量和数据统计等方法对云南省部分高校的729名少数民族大学生的健康状况与体育锻炼的关系进行了探讨。结果①男女少数民族大学生在体育锻炼量上存在显著差异(t=15.611,P<0.001),锻炼量充分的大学生男与女相比,在生理(t=5.041,P<0.001)、心理(t=3.249,P<0.01)和总体方面(t=3.083,P<0.01)更加健康;②不同锻炼形式和不同锻炼情境对少数民族男女大学生健康状况的影响存在显著差异,表现为结伴锻炼(t=2.935,2.128,3.889,3.428;P<0.05,0.01,0.001)和娱乐性锻炼情境(t=2.567,2.371,2.250;P<0.05)的健康效益更加明显;③进行中大运动强度锻炼的男大学生在生理(F=8.167,P<0.001)、心理(F=9.601,P<0.001)、社会(F=6.465,P<0.001)和总体健康方面(F=11.611,P<0.001)得分显著高于小强度的大学生。而女大学生在4个量表得分都不具有显著性差异;④一次锻炼时间超过60分钟的男大学生在生理(F=8.408,P<0.001)、心理(F=6.361,P<0.001)、社会(F=6.864,P<0.001)和总体健康(F=9.855,P<0.001)得分显著优于锻炼时间少于30分钟的大学生。而1次锻炼时间在30至60分钟的女大学生在社会健康(F=3.586,P<0.05)和总体健康方面(F=3.817,P<0.05)明显好于锻炼时间少于30分钟的大学生;⑤无论男女少数民族大学生,每周进行1～2次及以上体育锻炼均能产生良好的健康效益。结论少数民族大学生的健康状况受体育锻炼量、形式、情境、时间、频率和强度的影响,且不同性别之间的影响效果存在差异。     

服刑时间对罪犯心理健康状况的影响

目的探讨服刑时间对罪犯心理健康状况的影响。方法以症状自评量表(SCL-90)为工具,对福建省某两所监狱的280名罪犯进行了调查。结果与全国常模相比,已服刑时间3年以下的罪犯组、已服刑时间3～5年的罪犯组在SCL-90的大部分因子和总分上存在显著差异,已服刑时间5年以上罪犯组在SCL-90的所有因子和总分上存在极其显著差异(t=6.18,3.95,3.24,4.68,5.29,5.77,4.75,4.93,6.33,5.63;P<0.001);已服刑期不同的罪犯在躯体化、人际关系、抑郁、焦虑、敌对、恐怖、偏执、精神病性、其他9个因子上和总均分上存在显著差异(F=7.167,P<0.001,F=8.944,P<0.001,F=3.455,P<0.5,F=6.230,P<0.01,F=6.766,P<0.001,F=6.626,P<0.01,F=6.990,P<0.001,F=5.164,P<0.01,F=4.162,P<0.05,F=6.666,P<0.001);捕前职业、年龄、婚姻状况、文化程度、犯罪类型、判刑次数对罪犯心理健康水平差异的影响不大,其中仅不同捕前职业罪犯在敌对因子上存在显著差异(F=3.79,P<0.05)和初犯与重犯在焦虑(t=2.11,P<0.05)、敌对(t=2.45,P<0.05)因子上有显著差异。结论服刑时间的长短对罪犯心理健康水平差异的影响很大,应特别重视服刑时间较长罪犯的身心健康,应重视监狱环境对罪犯心理健康的影响。     

生物型空心松质骨螺钉的力学强度研究

目的 研发生物型空心螺钉并评价其力学性能,为今后经螺钉尾部注射富集骨髓干细胞并经螺钉扩散治疗骨折,特别是促进股骨颈骨折术后骨愈合、预防股骨头坏死提供理论基础。方法 对用于股骨颈骨折治疗的内固定TC4钛合金空心松质骨螺钉（直径7.3 mm）进行改良,设计研制封堵尾帽,并在长900 mm的空心松质骨螺钉的螺杆上设计侧孔,侧孔沿螺钉轴线排列,第1侧孔距钉尖20 mm,以后每个侧孔间距10 mm,依次为侧孔0~6个不等。侧孔为0的螺钉作为对照,其余分成平行于孔加力A组和垂直于孔加力B组,应用Instron材料试验机对螺钉进行3点弯曲测试,统计分析侧孔的数量及加压方向与螺钉力学强度的关系。结果（1） 平行于孔加力A组,即当螺钉侧孔方向面对受力方向,侧孔数量为0、1、2个时,螺钉受压应变达到3 mm,最大载荷和弹性模量均没有统计学差异;而当侧孔数量增加至3个以上时,最大载荷和弹性模量均出现明显下降,有统计学意义（P<0.05）。（2） 垂直于孔加力B组,即当螺钉侧孔方向垂直于受力方向,侧孔数量为0、1、2个时,螺钉受压应变达到3 mm,最大载荷间没有统计学差异（P>0.05）,侧孔数量为0、1、2、3个时,螺钉的弹性模量间没有统计学差异（P>0.05）;而当侧孔数量增加时,最大载荷（≧3个侧孔）、弹性模量（≧4个侧孔）均出现明显下降,有统计学意义（P<0.05）。（3） 当侧孔数≧3个时,垂直于孔加力组螺钉所能承受的最大载荷和弹性模量均高于同等侧孔数目螺钉受到平行于孔加力时的结果（P<0.05）。结论（1） 直径7.3 mm钛合金空心松质骨螺钉的侧孔数目控制在2个以内,对螺钉的力学性能无明显影响;（2） 若螺钉侧孔数≧3个,螺钉侧孔方向垂直于载荷方向较平行于载荷方向,能提供更强的力学性能。本研究为今后生物型空心螺钉的临床开发和使用提供了理论依据和支持。     

纵向生理加压外固定器的生物力学分析

背景：目前骨外固定器大多为刚性结构,对骨折端存在过多的应力遮挡,影响骨折愈合速度及骨痂质量,甚至骨折发生不愈合。 目的：观察纵向生理加压外固定器固定胫骨中段横断骨折后与人体正常胫骨生物力学强度的差异。 方法：选取12根新鲜胫骨标本随机分为试验组和对照组,试验组分别用线锯造成胫骨中段横断骨折,纵向生理加压外固定器固定;对照组即正常胫骨。分别进行轴向载荷、弯曲载荷、扭转载荷作用下的力学实验,记录每一级加载后胫骨的位移及扭转角度,计算出轴向压缩刚度、弯曲刚度及扭转刚度。 结果与结论：在生理范围内加载下,试验左右应变略大于对照组,但其固定后整体刚度与对照组无显著性差异(P > 0.05);试验组的弯曲应变大于对照组,但其整体刚度与对照组无显著性差异(P > 0.05);两组整体扭转刚度无明显差异(P > 0.05);试验组极限弯曲载荷明显大于对照组(P < 0.05)。提示纵向生理加压外固定器能够达到足够的生物力学强度,有良好的稳定性,对骨折能起到生物学固定。     

大学生学习动机、学习策略、学习投入特点及年级差异

目的:探讨大学生学习动机、学习策略、学习投入的基本情况及其在年级变量上的差异。方法:采用横断研究,对西藏3所高校的413名大学生进行问卷测查。结果:大学生学习动机总体水平一般(x珋=3.08),成就型动机维度上得分最高(x珋=3.11),在深层型动机(F=3.19,P<0.05)、成就型动机(F=2.77,P<0.05)两个维度及总体(F=2.71,P<0.05)上存在显著的年级差异;学习策略各个维度及总分上不存在显著差异;大学生学习投入呈中等水平(M/Item=4.43),奉献的分值最高(M/Item=4.61),在活力(F=8.08,P<0.001)、奉献(F=3.46,P<0.05)及总投入(F=4.89,P<0.01)上存在显著的年级差异。结论:西藏高校大学生学习动机、学习投入呈中等水平,大二学生相对较好,应加强对其他年级在动机与投入方面的激发与引导;大一学生学习策略相对较好,应加强对高年级学生学习策略的维持与优化教育。     

农村初中生归因方式与心理健康状况的年级差异

目的探讨农村初中生归因方式与心理健康状况的年级差异。方法随机选取厦门市农村3所初中,每所学校每个年段随机抽取2个班级,共824人进行症状自评量表(SCL-90)、儿童归因风格问卷调查。结果农村初一学生PmG、P sB、TG与初二学生存在显著差异(F=7.38,5.53,7.76;P<0.01),PvG、Hope Score存在差异(F=3.43,2.51;P<0.05);初一学生P sB与初三学生存在显著差异(F=5.53,P<0.01),P sG存在差异(F=2.95,P<0.05);初二学生PmG与初三学生存在显著差异(F=7.38,P<0.01),农村初一学生在强迫、人际关系敏感、抑郁及敌对上与初三学生存在显著差异(F=6.58,5.95,6.31,8.43;P<0.01),在焦虑和恐怖上存在差异(F=3.41,3.18;P<0.05);农村初二学生在强迫、抑郁及敌对上与初三学生存在显著差异(F=6.58,6.31,8.43;P<0.01),在人际关系敏感、焦虑及恐怖上存在差异(F=5.95,3.41,3.18;P<0.05),强迫、人际关系敏感、抑郁、焦虑及敌对主要受PmG的影响,恐怖主要受TOTALB的影响;结论农村初二学生的积极归因方式最差,农村初三学生的次之,农村初一学生的较好;农村初三学生更容易出现心理障碍;农村初中学生的心理健康状态受积极归因方式中永久性的归因模式影响。     

去卵巢山羊长骨生物力学性能的变化

采用生物力学方法研究雌性山羊双侧卵巢切除后１８０天其长骨生物力学性能的变化。１５±岁雌性成都山羊１０只，体重２２±ｋｇ，随机分为对照组（Ｃｏｎｔｒｏｌ５只）和双侧卵巢切除组（ＯＶＸ５只）。术后１８０天处死动物，取出双侧股，胫，跖，肱，桡和掌骨。用三点弯曲法测整体骨弯曲结构力学性能的变化。分别取断端密质骨，用三点弯曲，压缩和拉伸方法测骨试件的材料力学特性的变化。结果显示：与对照组比较，双侧卵巢切除组各长骨相应的骨密度，断端骨组织厚度和整体三点弯曲的破坏荷载均明显下降（Ｐ＜００５）；除股骨外，各长骨的整体三点弯曲极限强度，弹性模量和骨试件的弯曲与压缩极限强度，弹性模量以及部分长骨拉伸极限强度明显低于对照组（Ｐ＜００５）。本研究结果提示：雌性山羊双侧卵巢切除后１８０天，其长骨的整体抗弯强度和骨试件的抗弯，抗压，以及抗拉强度均有不同程度的下降，易于骨折。这与临床绝经后妇女雌激素降低，导致骨质疏松，使骨折的倾向性增大是一致的；也与大鼠双侧卵巢切除骨质疏松模型所表现出的骨结构变化和骨量减少相符合。作者认为，骨生物力学参数是评价骨质疏松的重要指标。切除双侧卵巢的雌性山羊有可能成为骨质疏松的大动物模型。     

股骨头松质骨力学性质实验研究

目的 研究股骨头松质骨力学性质，为临床提供生物力学参数。方法 对正常国人新鲜尸体股骨头松质骨的拉伸、压缩、扭转、剪切、弯曲、冲击力学性能进行实验研究。结果 得出了股骨头松质骨的拉伸、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，弯曲破坏载荷、弯曲强度极限、剪切破坏载荷、剪切强度极限，冲击功、冲击韧性等测试指标的实验结果。结论 股骨头松质骨抗压强度大于抗拉强度，压缩弹性模量大于拉伸弹性模量，扭转强度大于剪切强度，抗弯强度与抗压强度接近。     

基于成人掌骨形态学数据设计的掌骨弹性髓内针治疗掌骨骨折的生物力学研究

目的探讨基于成人掌骨形态学数据设计的掌骨弹性髓内针的生物力学性能,为临床应用提供基础。 方法选用成人新鲜冰冻手掌标本12例,取第2～5掌骨共计48根,按照随机数字表法将切取的掌骨分为3组,钢板螺丝钉内固定组、交叉克氏针内固定组和弹性髓内针内固定组,每组包含第2～5掌骨各4根,共16根掌骨;其中8根用于悬臂折弯测试,8根用于扭转测试。用骨刀距掌骨远端20 mm处横行截骨,制作简单横行骨折模型。钢板螺丝钉内固定组以直列4孔掌骨锁定接骨板,以骨折线为中心,在骨折线远端、近端各采用2枚2.0 mm双皮质锁定螺钉固定;交叉克氏针内固定组采用1.0 mm不锈钢克氏针以骨折线为中心交叉固定;弹性髓内针内固定组使用笔者团队设计的直径2.0 mm的掌骨弹性髓内针,配合把持器和开髓器,自掌骨基底部顺行穿入髓腔,经骨折线到达掌骨头关节面下固定。使用生物力学测试机对3组进行悬臂折弯和扭转测试,计算3组的最大折弯力、折弯刚度和最大扭矩、扭转刚度。数据比较采用单因素方差分析、SNK法。 结果(1)在悬臂折弯测试中,钢板螺丝钉内固定组、交叉克氏针内固定组和弹性髓内针内固定组的最大折弯力分别为(126.3±53.9)、(48.7±18.2)、(88.4±13.9) N, 3组比较差异有统计学意义(F＝10.530,P＝0.001);组间两两比较差异均有统计学意义(P<0.05)。钢板螺丝钉内固定组、交叉克氏针内固定组和弹性髓内针内固定组的折弯刚度分别为(12.33±4.90)、(5.86±5.02)、(10.49±2.05) N/mm,3组比较差异有统计学意义(F＝4.988,P＝0.017);交叉克氏针内固定组分别与另2组比较,差异均有统计学意义(P<0.05),钢板螺丝钉内固定组和弹性髓内针内固定组比较差异无统计学意义(P>0.05)。(2)扭转测试中,钢板螺丝钉内固定组、交叉克氏针内固定组和弹性髓内针内固定组的最大扭矩分别为(1.98±0.42)、(0.61±0.39)、(0.50±0.34) N·m,3组比较差异有统计学意义(F＝36.635,P<0.05);钢板螺丝钉内固定组分别与另2组比较,差异均有统计学意义(P<0.05),交叉克氏针内固定组与弹性髓内针内固定组比较差异无统计学意义(P>0.05)。钢板螺丝钉内固定组、交叉克氏针内固定组和弹性髓内针内固定组的扭转刚度分别为(0.093±0.040)、(0.022±0.021)、(0.032±0.029) N·m/°,3组比较差异有统计学意义(F＝12.554,P<0.05);钢板螺丝钉内固定组分别与另2组比较,差异均有统计学意义(P<0.05),弹性髓内针内固定组和交叉克氏针内固定组比较差异无统计学意义(P>0.05)。 结论应用笔者团队基于成人掌骨形态学数据设计的弹性髓内针,最大折弯力,折弯刚度在钢板和交叉克氏针之间,且明显优于交叉克氏针;而最大扭矩和扭转刚度与交叉克氏针相当。该新型弹性髓内针能够满足掌骨骨折内固定术后早期功能康复需求。     

Relationships between material properties and CT scan data of cortical bone with and without metastatic lesions

Breast, prostate, lung, and other cancers can metastasize to bone and lead to pathological fracture. To lay the groundwork for new clinical techniques for assessing the risk of pathological fracture, we identified relationships between density measured using quantitative computed tomography (rhoQCT), longitudinal mechanical properties, and ash density (rhoAsh) of cortical bone from femoral diaphyses with and without metastatic lesions from breast, prostate, and lung cancer (bone with metastases from six donors; bone without metastases from one donor with cancer and two donors without cancer). Moderately strong linear relationships between rhoQCT and elastic modulus, strength, and rhoAsh were found for bone with metastases (0.73相似文献   

聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥与Cortoss骨水泥生物力学性能及聚合温度比较

背景：聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥是其最常用的一种填充材料,但由于其存在聚合时放热、单体毒性等缺点,所以目前出现了以Cortoss为代表的生物新型骨水泥。 目的：对比两种骨水泥在体外的力学性能。 方法：将聚甲基丙烯酸甲酯与新型骨水泥Cortoss按照ISO5833:2002标准分别制作成抗压及抗弯模型,将制作的模型使用生物力学机测试两种骨水泥的抗弯及抗压模量,同时在制模过程中测量骨水泥聚合温度。 结果与结论：与聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥比较,Cortoss骨水泥在聚合过程中最高温度较低、抗压强度较强、抗弯模量降低,差异均有显著性意义(P < 0.05),而抗弯强度间差异无显著性意义(P > 0.05)。说明Cortoss生物力学强度优于聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥,由于Cortoss在聚合时放热较少,所以其用于手术时有较好的安全性。      

髋部骨折老年患者Singh指数与股骨近端几何结构及承重区生物力学的关系

目的:探讨髋部骨折老年患者Singh指数与股骨近端几何结构及承重区生物力学的关系。方法:选取82例髋部骨折老年患者（观察组）与41例既往存在闭合性髋部骨折史青壮年者（对照组）的临床资料进行回顾性分析，对比Singh指数分级、股骨近端几何结构指标（股骨颈轴长、颈干角、颈长、内侧偏距）及承重区生物力学指标（骨极限应力、弹性模量），分析Singh指数与股骨近端几何结构指标、承重区生物力学指标的关系。结果:观察组Singh指数分级中Ⅱ、Ⅲ级占比高于对照组，而Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级占比低于对照组（P<0.05）；观察组Singh指数、颈干角、骨极限应力、弹性模量低于对照组，而股骨颈轴长、内侧偏距、颈长高于对照组（P<0.05）。分层回归显示，颈干角、骨极限应力、弹性模量会对Singh指数产生显著的正向影响关系，而股骨颈轴长会对Singh指数产生显著的负向影响关系（P<0.05）。结论:髋部骨折老年患者Singh指数与股骨近端几何结构及承重区生物力学具有密切关系，Singh指数的降低会严重影响患者的股骨近端几何结构及承重区生物力学。     

The use of short carbon fibre reinforced thermoplastic plates for fracture fixation

Thermoplastic plates of Nylon 6-10 and Polybutylene terephthalate reinforced with 30% short randomly oriented carbon fibres were tested for internal fixation of canine femoral transverse midshaft fractures. The elastic modulus of the plates was one-half that of bone: however, ultimate strength and strain in bending were comparable to bone. The fractures healed with moderate callus formation which was completely remodelled by 8 to 12 wk post surgery. Although a moderate inflammatory reaction to occasional particulate debris was noted, the materials appeared to possess the proper elastic moduli to allow sufficient support for the healing fracture without protecting the remodelling process.     

皮质骨试样制备及其材料参数识别方法研究

有限元方法已经成为损伤生物力学研究的重要手段,准确的皮质骨材料本构参数对研究人体冲击损伤和人工骨骼等医学问题具有重要意义。基于长骨皮质骨的生理结构,提出批量制备高精度规则试样的加工方法,并开展准静态三点弯曲试验;采用基于梁理论和基于特定样本有限元模型优化反求两种方法,研究皮质骨材料的各向异性和区域差异,并通过线性回归分析建立两种识别方法所得材料参数的回归模型。制备横向和轴向试样各16个,所提出的试样制备方法能够保证试样间的尺寸偏差不超过4%,基于梁理论方法求得的新鲜牛股骨皮质骨轴向和横向试样的杨氏模量分别为(21.70±3.33) GPa和(14.47±2.10) GPa,极限应力分别为(249.21±38.83) MPa和(106.81±21.05) MPa,极限应变分别为1.95%±0.35%和1.06%±0.20%,与文献结果吻合。对利用优化方法和梁理论方法求得的杨氏模量、屈服应力和有效塑性应变进行线性回归分析,回归模型拟合精度分别为96.4%、98.7%和89.3%(P<0.05)。研究结果表明,所提出的试样制备方法能够高效地加工尺寸精度较高的规则试样,并良好地保持试样的生物力学特性。在皮质骨准静态三点弯曲试验中,基于特定样本有限元模型的材料参数反求方法能够识别更准确的材料本构参数,而基于梁理论识别参数的回归模型则能够快速准确地预测皮质骨的弹性模量、屈服应力和有效塑性应变。     

Biomechanical properties of femoral shafts and bone tissue in protein-malnourished rats from weaning to adulthood

The present study was designed to estimate the bone biomechanical repercussion of protein restriction imposed to rats between the 26th and the 135th days of age. Female rats were placed on either a 4% (P4) or 20% (P20) protein diets. Body weight at the end of the study was 350.5?g (SD?31.0?g) in P20 rats and 87.5?g (19.4?g) in P4 ones. Femur weight and length were significantly reduced. The diaphyseal cross-sectional area and the cross-sectional moment of inertia were also diminished. Femoral calcium concentrations in ashes were similar in both groups. However, the femoral mass (calcium mass) was significantly lower in P4 than in P20 rats. When the femoral bone mass was normalized per 100-g femur, no significant difference between groups was found. The right femur of each animal was subjected to a three-point bending test in order to obtain the load/deformation curve. A significant weakening of bone beams, shown by a correlative impairment of diaphyseal ultimate strength and stiffness, was observed in P4 rats. However, when their values were normalized for body weight, the differences disappeared. The bone material quality indicators, or pre-yield bending stiffness (elastic modulus) and yielding stress were similar in P4 and P20 rats. In summary, we have described a number of alterations in bone morphometrical and biomechanical variables in rat femur shafts resulting from protein restriction from weaning to early adulthood. The clear differences in strength and stiffness of bone beams seemed to be the result of an induced subnormal gain in bone structural properties as a consequence of a correlative subnormal gain in bone growth and mass, yet not in bone material properties.