角膜黏弹性对喷气试验的影响

目的 探索不同条件下角膜黏弹性在喷气试验中的作用。方法 基于患者角膜地形图数据构建个性化全眼模型,加载喷气模型,分析不同条件下线弹性和黏弹性角膜材料喷气试验结果的差异。结果 在角膜刚度、眼内压、巩膜刚度都相同的情况下,线弹性材料的角膜顶点最大位移比黏弹性材料小0.01～0.03 mm;当角膜刚度和巩膜刚度一定,眼内压从12 mmHg增大到24 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)时,线弹性材料的角膜顶点最大位移绝对值的下降速率比黏弹性材料慢0.9μm/mmHg;当角膜刚度和眼内压一定,巩膜刚度从1.24 MPa变化到9.92 MPa时,线弹性材料的角膜顶点最大位移绝对值的下降速率比黏弹性材料慢1.1μm/MPa;当巩膜刚度和眼内压一定,角膜刚度0.827 MPa变化到2.790 MPa时,线弹性材料的角膜顶点最大位移绝对值的下降速率比黏弹性材料慢8μm/MPa。结论 喷气试验中的角膜顶点位移主要由角膜组织的弹性驱动,角膜黏弹性在喷气试验中的作用不明显。在临床上采用喷气法评估角膜生物力学响应时,可忽略角膜黏弹性影响。     

基于超黏弹性的牙周膜本构模型构建及模拟

为了准确描述牙周膜的生物力学行为,基于大变形连续介质力学理论及不可压缩各向同性假设,以人体牙周膜平面剪切和应力松弛实验数据为基础,利用有限元软件ABAQUS的数据拟合功能,构建牙周膜的超黏弹性本构模型及参数。随后,通过对5组牙周膜平面剪切实验过程的模拟,验证牙周膜超黏弹性模型的正确性。最后,通过有限元计算对比分析牙周膜线弹性模型与超黏弹性模型对载荷的力学响应。结果表明在牙根位移量为0～0.06 mm时,牙周膜可近似用线弹性模型表示;当位移量大于0.06 mm,两种模型的差异显著,超黏弹性模型更加符合牙周膜的材料特性。研究结果为牙周膜提供一种实用性强的超黏弹性模型,为牙齿正畸的生物力学研究和治疗方案的精确设计提供理论依据。     

兔眼角膜生物力学特性的年龄相关性

目的 利用兔眼角膜条的单轴拉伸实验数据,研究角膜生物力学特性与年龄的相关性。 方法 分别取3月龄和7~8月龄兔眼角膜条,实施单轴拉伸实验,获得实验数据;用指数模型和幂模型对应力 应变数据进行分析;用黏弹性力学模型对应力松弛数据进行分析。结果 兔眼角膜条呈现非线性黏弹性特征。在实验误差允许的范围内,不同月龄兔眼角膜条的非线性应力-应变关系差别不明显,7~8月龄兔眼角膜的切线模量略偏大,但其应力衰减得明显快。不同的拉伸速率对3月龄兔眼角膜条非线性应力-应变关系的影响不明显,但快速拉伸后的角膜条应力衰减明显变快。结论 兔眼角膜随月龄增加会轻微变硬,而角膜的松弛特性随月龄变化明显。     

基于快速加卸载的单轴拉伸识别屈光术后兔角膜的生物力学特性

为了认识行角膜切削手术后兔眼角膜生物力学特性随修复时间如何变化,本研究选取21只健康成年兔,左眼作为实验眼,右眼作为对照眼,进行对比实验。首先,对所有兔的左眼采用板层刀移除角膜前表面部分组织（原角膜厚度的30%～50%）,作为模拟角膜屈光手术的动物模型。其次,将实验兔分别饲养1个月、3个月、6个月后处死,利用其体外角膜制作条状试样,进行加卸载速率平均约为0.16 mm/s的单轴拉伸实验;最后,利用黏—超弹性本构模型,对加卸载数据进行拟合。结果显示,模拟手术后1个月、3个月,实验眼与对照眼角膜的黏弹性参数差异具有统计学意义;术后3个月,实验眼角膜与对照眼角膜,在应变水平分别为0.02、0.05时,其切向模量差异具有统计学意义;术后6个月组的实验眼角膜与对照眼角膜,生物力学参数差异无统计学意义。上述结果表明,与对照眼相比,实验眼角膜生物力学特性随术后时间有所变化,术后3个月实验眼与对照眼之间角膜的切向模量的比值增大,随后减小;这为基于临床上获取的快速测试数据认识角膜屈光手术术后角膜生物力学特性奠定了前期基础。     

压平式非破坏性技术在体测量角膜弹性模量与蠕变力学性能

临床由于缺少在体眼角膜生物力学性能参量检测技术,眼科医师对生理环境眼内压作用下角膜变形机制的理解存在一些问难。依据眼科临床采用的压平式眼内压测量时角膜受力变形情况,运用Young理论分析的角膜弹性模量与角膜变形压平面积、眼压测量值及真实眼内压之间的关系,提出将一项可同时动态获取角膜变形压平面积、角膜压平力和角膜变形压平位移的新型角膜变形压平眼压式测量技术,发展应用于角膜生物力学性能参数检测。在体兔眼球角膜的实验结果证明该技术能成功实现角膜弹性模量及黏弹蠕变力学行为的非破坏性测量。     

兔子宫壁组织力学特性的实验研究

目的 研究兔子宫壁组织的生物力学特性,并对分娩与未分娩组兔子宫壁力学特性进行比较.方法 以14只新西兰雌性大白兔为研究对象,取其子宫壁组织为拉伸试样,分娩与未分娩分组对照,用WDW4100微机控制电子万能实验机进行拉伸实验,测定其极限强度、应力应变关系;蠕变实验和应力松弛实验测定其黏弹性特征.结果 兔子宫壁组织表现出明显的黏弹性特征,应力应变呈指数关系;分娩组的平均极限应力为0.119MPa,未分娩组的平均极限应力为0.444MPa;分娩组的蠕变和松弛实验均明显比未分娩组低.结论 分娩与未分娩的兔子宫壁组织生物力学特性有明显的差别,对临床上研究人类子宫壁组织有一定的参考价值,有助于妇产科学的发展.     

颅脑模型减速撞击过程中脑组织受力特点的研究

目的 研究颅脑减速撞击过程中脑组织关键部位受力的特点（受拉或受压）。方法 制作含气泡的透明颅脑物理模型,并将其固定在竖式颅脑减速撞击实验台上。将移动平台放置在400 mm的高度,自由下落并撞击固定台面,同时采用高速摄像记录整个减速撞击过程,并用序列图片分析软件对气泡长、短轴（分别位于垂直于撞击方向及撞击方向）的轴长变化进行分析。结果 撞击点处的气泡在短轴方向上的轴长变化大于长轴方向上的轴长变化,对冲点处的气泡在短轴方向上的轴长变化小于长轴方向上的轴长变化。结论 实验结果表明撞击点处的气泡所受到的作用力主要为压力且来自于短轴方向,即撞击方向;对冲点处的气泡所受到的作用力主要为拉力且来自于长轴方向,即撞击方向的垂直方向。该研究对于研究颅脑减速撞击致伤的力学机制及其诊断和防护具有重要意义。     

股骨近端主压力骨小梁生物力学特性

目的股骨头坏死是一种常见病,导致其发病的原因有很多,其中股骨颈骨折后股骨头坏死的原因尚不清楚,机制不明,由于其局部解剖结构特殊,根据其内部结构特点,对骨小梁结构进行研究,为解释股骨颈骨折后股骨头坏死的发生原因提供实验依据。方法对正常中国人(45～60岁)尸体股骨近端主压力骨小梁系统从上到下分成3个区,分别在Endura TEC ELF3200生物力学材料动态力学性能测试系统上,从主压力骨小梁方向及与其垂直方向上进行拉伸、压缩性能实验研究。结果得出了股骨近端主压力骨小梁系统3个区在主压力骨小梁系统方向及与其垂直方向的压缩、拉伸屈服强度、极限强度、弹性模量等测试指标的实验结果。从上到下3个区的弹性模量等生物力学性能依次递增,主压力方向的压缩生物力学性能要明显高于拉伸生物力学性能,并且生物力学性能在主压力系统方向及与其垂直方向有明显差异。结论股骨近端主压力骨小梁的主要力学性能是承受压应力,并且具有明显的各向异性。     

人与猪角膜的生物力学特性之比较

目的：由于人角膜很难获取,因此在角膜研究中,猪角膜经常被用做人角膜的替代模型。因为人们认为,它与人角膜最为相似,本文的研究目的是比较两者在生物力学上的异同之处。方法：切成条状的人角膜和猪角膜在INSTRON万能实验机上做单轴拉伸实验,测量它们的强度、应力-应变、应力松弛。结果：人角膜和猪角膜的强度,应力-应变性质相差不大,但在同一伸长比下,猪角膜的应力松弛比人角膜大,结论：仅考虑强度、应力-应变关系,猪角膜可作为人角膜的代用品进行研究,但若考虑应力松弛等生物力学特性,则人角膜与猪角膜存在的较大差异。因此,采用猪角膜作为人角膜力学研究的动物模型是不适合的。     

成骨细胞的体外剪切应力加载实验的变形分析及信号转导区域探讨

目的 根据已有体外培养鼠成骨细胞的参数实验数据,估算剪切应力加载实验中细胞整体剪切形变,借以研究细胞的主要转导区域.方法 计算过程采用黏弹性力学理论,对细胞运用了标准黏弹性模型,并简化其膜所受剪切力为均匀.结果 细胞剪切力产生的细胞变形大约是引起成骨细胞相同生物学响应的拉伸加载变形的十分之一.结论 从细胞总的力学刺激生物学响应来看,剪切应力加载实验中细胞的整体变形所产生的力学转导是可以忽略的,主要转导区域在承受剪切应力的细胞膜.