短期局部注射激素大鼠肌腱的生物力学和病理学变化**

背景：研究证实激素长期局部注射对肌腱是有负面影响的,但短期应用激素对肌腱的影响仍存在争议。 目的：观察短期激素局部注射后大鼠肌腱生物力学和病理方面的变化。 方法：激素封闭对照组、激素封闭训练组大鼠均按人体局部封闭疗程进行治疗,于双侧跟腱的腱周部位注射与人体相当剂量地塞米松0.025 mg,1次/周,3次为1个疗程方法。激素封闭训练组保证跑步训练,跑步强度为25 m/min,30 min/次,3次/周。正常对照组大鼠自由活动,无任何处理。分别于第4,7周取肌腱行苏木精-伊红染色和MASSON染色,观察炎细胞浸润及胶原纤维排列情况,并进行跟腱拉伸实验以观察其生物力学变化。 结果与结论：激素封闭对照组力学性能呈明显先增强后下降的趋势,并出现1例肌腱断裂实例,而激素封闭训练组力学性能呈明显先下降后恢复的趋势,两组病理均表现为肌腱退变。提示短期激素局部注射对肌腱是一种刺激,可使肌腱的适应性下降,应用时需避免强体力劳动,可进行适度功能锻炼。 关键词：肌腱;生物力学;病理;封闭;激素;组织构建     

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。     

手指屈肌腱应力松弛的蠕变实验

背景：屈肌腱损伤都要进行吻接修复。 目的：通过实验定量得出手指屈肌腱应力松弛和蠕变与时间的变化规律,为人工屈肌腱和临床外科吻接术提供黏弹性力学参数。 设计、时间及地点：单因素实验,于2006-06-20/30在吉林大学力学实验中心完成。 材料：实验标本取自正常国人急性头部创伤致死的新鲜尸体4具由白求恩医科大学解剖教研室提供,均为男性,年龄19~28岁。于死亡2 h之内解剖尸体取下屈肌腱。 方法：在日本岛津电子万能试验机上对手指屈肌腱各8个试样进行应力松弛、蠕变实验。模拟人体体温36.5 ℃的温度场下进行实验,应力松弛的应变增加速度为5%/s,蠕变实验的应力增加速度为0.05 GPa/min。设定实验时间为7 200 s,采集100个数据以一元线性回归分析的方法处理实验数据。 主要观察指标：①应力松弛曲线。②归一化应力松弛函数方程的计算。③蠕变实验曲线结果。④归一化蠕变函数方程计算结果。 结果：手指屈肌腱应力松弛、蠕变最初600 s变化较快,之后应力缓慢下降,应变缓慢上升,7 200 s应力松弛量为0.219 MPa,7 200 s蠕变量为3.1%。 结论：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,其具有很好的黏弹性力学特性。     

1000/模拟坐骨神经损伤以自体神经吻接与以人羊膜吻接的流变特性

坐骨神经为生物黏弹性固体,其黏弹性特点主要以应力松弛和蠕变为表现形式。由此,我们模拟坐骨神经损伤,对比分析以自体神经吻接和以人羊膜吻接后的应力松弛蠕变特性。结果显示,以人羊膜管吻接损伤坐骨神经的7200s应力下降量和7200s应变上升量均明显大于以自体神经吻接。说明以人羊膜管吻接后的神经具有很好的流变特性,利于损伤神经的再生。     

大鼠臂丛神经的蠕变特性

背景：臂丛神经损伤缝合吻接有必要了解臂丛神经蠕变力学特性。以往的研究多以臂丛神经的单项拉伸力学性质研究居多，关于臂丛神经蠕变黏弹性力学性质的研究鲜有报道。 目的：以函数为研究方式观察分析实验动物臂丛神经的蠕变力学特性，为临床提供蠕变力学特性参数。 方法：采用日本岛津电子万能试验机对SD大鼠臂丛神经进行蠕变实验。蠕变实验应力增加速度为0.01 GPa/s，实验设定时间为7 200 s，采集100个实验数据，以归一化分析的方法处理实验数据。 结果与结论：大鼠臂丛神经试样7 200 s蠕变为5.6%。蠕变最初600 s变化较快，之后应变缓慢上升，达到7 200 s曲线基本平衡。结果表明蠕变曲线是以指数关系变化的，臂丛神经具有黏弹性蠕变力学特性。     

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。     

急性肩袖损伤早期修复过程中不同强度应力刺激的生物力学反应

背景：持续应力刺激已经证明可以促进肩袖损伤的修复，实验尝试在肩袖损伤修复的全过程中进一步量化应力刺激的强度，寻求到达更好的治疗效果。 目的：观察不同强度应力刺激在急性肩袖损伤后修复过程中的生物力学表现。 方法：取成年雄性新西兰大白兔36只，随机分为大强度实验组、小强度实验组和对照组，每组12只。将冈上肌腱于大结节止点处横断后原位缝合(隧道法)，建立兔冈上肌腱损伤模型。术后石膏绷带制动1周后，采用关节持续被动器(CPM)进行功能锻炼，大强度训练组活动范围为-60°~60°，小强度训练组活动范围为-15°~15°，术后第2周，隔天训练，10 min/次；第3周开始每天训练，10 min/次；第4周15 min/次。对照组自由活动。于术后2，3，4，周每组各取4只动物取材，分别比较冈上肌腱-骨界面的刚度和最大抗拉强度的变化。 结果与结论：各时间观察，小强度训练组的最大抗拉强度和刚度均明显强对照组和大强度训练组(P < 0.05)，大强度训练组最大抗拉强度和刚度最弱，各组断裂点均在肌腱缝合处。结构表明，小强度应力刺激在急性肩袖损伤早期修复中效果较佳，而大强度应力刺激在急性肩袖损伤早期修复中起损伤作用。     

运动锻炼后兔胫骨扭转载荷下的蠕变特性

背景：运动中骨组织的蠕变以微应变方式进行,且全骨的扭转能较为全面地反映骨组织的生物力学特性。 目的：观察运动训练状态后兔胫骨扭转载荷下的蠕变特点。 设计、时间及地点：平行对照动物观察性实验,于2005-05/2007-07在四川省骨科医院生物力学实验室完成。 材料：6月龄日本大白兔32只,雌雄各半,分为实验组(n=24)和对照组(n=8)。 方法：将实验组放入电刺激笼,训练量为每20 s刺激1次,刺激时间为0.1~0.2 s,动物受刺激后沿刺激笼跑跳数步并转弯,45 min/d,分3次进行,15 min/次,间隔15 min,每周训练5 d,连续训练4周。对照组饲养条件同实验组,不做训练。 主要观察指标：取兔胫骨样本,在其前、后、左、右4面各粘贴应变计,在0.52 N•m转矩载荷下测试500 s内胫骨的微应变随时间的变化,即胫骨的蠕变。 结果：在扭转载荷下,兔胫骨表现出明显的蠕变现象,在约2 s时间内迅速达到蠕变曲线的拐点,然后以较为缓慢的速率发生蠕变。训练4周后,实验组胫骨前后侧蠕变明显小于对照组;对照组前侧蠕变最大,明显大于内侧,训练后实验组前侧蠕变最小,明显小于外侧蠕变(P < 0.05)。 结论：胫骨各向蠕变特性不同,胫骨前后侧变形较内外侧大,经过一段时间运动训练后,兔胫骨蠕变特性发生了变化,其前后侧蠕变明显减小。     

反复冻融处理同种异体移植兔跟腱组织学及生物力学变化

背景：近年来反复冻融处理技术作为一种同种异体肌腱的保存处理方法，主要原理是反复利用0~-60 ℃腱细胞最易损伤的冷冻温度，使得肌腱内细胞无活性，从而降低免疫原性。 目的：拟观察反复冻融处理对同种异体移植兔跟腱组织学和生物力学的影响。 设计、时间及地点：组织形态学及生物力学水平的对照动物实验，于2007-10/2008-02在北京大学运动医学研究所实验室完成。 材料：选用17只成年健康新西兰大白兔。 方法：无菌条件下取兔跟腱并带0.6 cm×0.4 cm跟骨骨块，按照组织库程序行60Co照射68 min，照射剂量为25 kGy。分为3组，-80 ℃冷冻，室温融解，反复冻融次数分别是1，3和10次，每组又抽取7条肌腱作生物力学测定，4条作组织学观察。 主要观察指标：取肌腱行苏木精-伊红染色、胶原Van Gieson染色和透射电镜扫描，观察跟腱组织形态学改变，并进行跟腱拉伸实验以观察生物力学变化。 结果：组织学观察发现，随着反复冻融次数的增加，腱束和胶原纤维排列变得混乱直至断裂，细胞崩解，并且由于冰晶形成造成明显的腱束间裂隙。生物力学方面，与冻融1次组比较，冻融3，10次组的最大载荷、最大载荷能量及最大应力均显著降低（P < 0.05），其他指标如弹性模量、能量密度也有下降但不明显。 结论：反复冻融处理肌腱是一种有创的处理方法，正如组织学表现的可以引起细胞崩解、腱纤维紊乱甚至断裂等，最终会导致其生物力学水平的下降。     

股骨颈松质骨的应力松弛方程

背景：无论是股骨颈骨折内外固定，还是人工关节的研究都需要了解股骨颈松质骨应力松弛特性。股骨颈骨折后都需要以内固定或头固定机械进行固定治疗。 目的：通过实验定量得出股骨颈应力松弛与时间的变化规律，为人工关节研究和内外固定提供黏弹性力学参数。 设计、时间及地点：观察性实验，于2006-09在吉林大学力学实验中心完成。 材料：股骨颈标本8个，由白求恩医科大学解剖室提供。 方法：在日本岛津电子万能试验机上对股骨颈松质骨8个试样进行应力松弛实验。模拟人体体温36.5 ℃的温度场下进行实验，应力松弛实验的应变增加速度为50%/min。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。 主要观察指标：应力松弛曲线，应力松弛与时间的变化规律。 结果：股骨颈松质骨应力松弛，最初600 s变化较快，之后应力缓慢下降，7 200 s应力松弛量为 0.84 MPa。 结论：应力松弛曲线是以对数关系变化的，以三参数模型建立的股骨颈松质骨应力松弛方程能真实地反映其应力松弛特性。     

跟腱损伤修补后的运动疗法：组织学及生物力学评价

背景：开放性跟腱断裂修复后康复时间长、并发症多、功能恢复不尽人意。目前尚缺乏系统、科学、简便、易行的运动疗法促进康复。 目的：观察运用运动疗法对跟腱损伤修补后的组织形态学和力学特性的影响。 方法：日本大耳白兔48只,随机分成制动组和运动组,在距跟腱止点2.0 cm处切断跟腱,建立跟腱损伤模型,缝合线缝合腱周组织后,制动组使用石膏绷带进行传统的重力垂足位长腿石膏固定;运动组不予固定处理。术后7,14,21d分别取跟腱标本,观察肌腱粘连情况及最大断裂应力。 结果与结论：制动组肌腱粘连较运动组明显(P < 0.05)。正常运动组跟腱的最大断裂应力明显高于制动组(P < 0.05)。说明在肌腱愈合的过程中,早期给予动态应力刺激,对促进组织的愈合、减少后遗症等十分有利。     

膝关节固定后髌骨腱的生物力学改变

背景：骨关节固定常作为防止受伤组织被再次损伤的方法。 目的：膝关节固定对兔髌骨腱力学特性及超微形态的影响。 方法：将20只成年兔等分为固定组和对照组。固定组兔左后肢通过石膏和2个可调铝夹板，保持膝伸直，踝关节屈曲90°，固定6周后，取髌骨腱-骨复合物，观察两组髌骨腱的生物力学性能和超微结构变化。 结果与结论：膝关节固定6周拉伸强度和切线模量分别下降至对照组的64.44%和53.08%(P < 0.01)，但两组伸长率和最大负荷差异没有显著性意义。两组材料常数及应力应变关系曲线完全不同。固定组髌骨腱的横截面积明显大于对照组(P < 0.01)，小胶原纤维占有优势。说明固定不仅会导致髌骨腱生物力学的变化，而且对髌骨腱自身也产生影响。     

Strength training alters the viscoelastic properties of tendons in elderly humans

The effect of strength training for 14 weeks on patella tendon viscoelastic properties was investigated in a group of elderly individuals. Participants were assigned to training (age [mean +/- SD] 73.6 +/- 3.4 years; n = 7) or control (age 66.4 +/- 1.7 years; n = 7) groups. Training was performed three times per week and consisted of two series of 10 repetitions of leg-extension and leg-press exercises at 80% of the 5-repetition maximum. Tendon elongation during an isometric knee-extension contraction-relaxation was measured using ultrasonography. Tendon stiffness was calculated from the gradient of the estimated force-elongation relationship and mechanical hysteresis was calculated as the area between loading-unloading curves. Knee-flexor coactivation, estimated from biceps femoris muscle electromyographic activity, was unaltered (P > 0.05) after the training and control periods. No changes (P > 0.05) were observed in stiffness or hysteresis after the control period. In contrast, tendon stiffness increased from 1376 +/- 811 to 2256 +/- 1476 N x mm(-1) (P < 0.01) and hysteresis decreased from 33 +/- 5 to 24 +/- 4% (P < 0.05), after training. These training-induced adaptations have implications for maximal muscle force, rate of force development, and metabolic cost of locomotion.     

Active Achilles tendon kinesitherapy accelerates Achilles tendon repair by promoting neurite regeneration

Active Achilles tendon kinesitherapy facilitates the functional recovery of a ruptured Achilles tendon. However, protein expression during the healing process remains a controversial issue. New Zealand rabbits, aged 14 weeks, underwent tenotomy followed immediately by Achilles tendon microsurgery to repair the Achilles tendon rupture. The tendon was then immobilized or subjected to postoperative early motion treatment (kinesitherapy). Mass spectrography results showed that after 14 days of motion treatment, 18 protein spots were differentially expressed, among which, 12 were up-regulated, consisting of gelsolin isoform b and neurite growth-related protein collapsing response mediator protein 2. Western blot analysis showed that gelsolin isoform b was up-regulated at days 7-21 of motion treatment. These findings suggest that active Achilles tendon kinesitherapy promotes the neurite regeneration of a ruptured Achilles tendon and gelsolin isoform b can be used as a biomarker for Achilles tendon healing after kinesitherapy.     

大鼠跟腱断裂缝合中3种肌腱缝合方法的生物力学和组织学比较

背景：治疗手部伸肌腱断裂的手术缝合方法很多,临床效果不一,而且如何解决术后肌腱粘连,仍是临床难题。 目的：比较跟腱断裂缝合中3种肌腱缝合方法的生物力学性质和组织学差异。 设计、时间及地点：对比观察动物实验,于2008-04/06在哈尔滨医科大学附属第一临床医院中心实验室完成。 材料：取45只Wistar大鼠,随机分为3组,Tang法组、改良Kessler法组、Bunnell法组。 方法：无菌条件下,“S”形切开后肢后外侧跟腱处,潜行分离皮下组织,锐性横断跟腱,3组动物于切断后24 h,1周,3周分别以Tang法、改良Kessler 法、Bunnell法缝合肌腱。每只大鼠的双后肢跟腱为实验组,右后肢跟腱作生物力学测试,左后肢跟腱作组织学检测。 主要观察指标：肌腱断裂抗张强度及组织学变化。 结果：Tang法、Kessler法和Bunnell法断裂抗张强度在24 h、1周、3周3个时间段都呈现同样的趋势,即早期断裂抗张强度都有减弱,后期强度逐渐增加。同时,术后及术后早期Tang法缝合肌腱的断裂抗张强度均明显高于其他两种方法,3周时,断裂抗张强度3种方法相近。组织学检测示,术后1周,Tang法、Kessler法和Bunnell法苏木精-伊红染色病理切片表现明显不同,Tang法较其他两种方法肉芽组织中新生血管比较多,血管腔扩张完整,有大量肉芽组织形成,炎症细胞浸润少。 结论：Tang法缝合的肌腱断端血运良好,愈合快,断裂抗张强度较大,较其他两种方法更适用于早期功能锻炼。     

异种小肠黏膜下层浓度水平对跟腱断裂修复的影响

背景：用猪的小肠黏膜下层重建各种组织结构是目前研究的热点,但是对于匀浆可注射形式的小肠黏膜下层的相关研究很少。 目的：观察不同浓度水平的匀浆可注射形式的异种小肠黏膜下层在修复和构建跟腱组织时是否对修复和重建结果产生影响。 设计、时间及地点：随机对照动物实验,于2006-09/2008-12在河北医科大学第三医院骨科研究所(河北省骨科研究所)完成。 材料：45只国产公山羊,1.0~2.0岁,体质量35~47 kg。小肠黏膜下层均来自同一只猪,去抗原处理后用均浆机打浆制备小肠黏膜下层悬液。 方法：切断45只山羊右后肢跟腱,随机分为25%,50%,100%浓度组,分别注射25%,50%,100%浓度的猪的小肠黏膜下层 2 mL于山羊的断裂跟腱处。注射前观察一般状况及注射侧肢体的情况,于2,4,6周各取5只切取修复后的跟腱。 主要观察指标：①生物力学测试。②踝关节后凸角。③组织学分析结果。 结果：各时间点25%浓度组生物力学测试值均大于50%浓度组和100%浓度组 (P < 0.01)。各组踝关节后凸角注射前左侧后肢、右侧后肢和注射后右侧后肢的差别无显著性意义(P > 0.5)。 4周和6周,25%浓度组几乎全为成纤维细胞,修复跟腱与正常的跟腱几近相同,100%和50%为大量的成纤维细胞,尚存浸润的炎细胞。 结论：结果表明可以在浓度水平调控匀浆形式的小肠黏膜下层在跟腱修复中的作用,以达到最佳浓度效果。     

椎间盘退变的基因治疗进展

跟腱断裂修复后采用传统的重力垂足位长腿石膏固定,势必使跟腱处于无张力甚至是“失用性”的负性平衡体系下愈合,这种状态可能会抑制跟腱愈合过程中感应“主动”机械信号刺激的关键时机,在此过程中给予的超声波、振动等治疗,也只能使跟腱“被动、间歇”地接受机械刺激。如果在术后采用早期功能锻炼的运动疗法,可以提高跟腱在组织修复过程中功能维持及再塑形的能力,有助于跟腱生物力学特性的恢复。蛋白质组学技术便于从高通量的分子水平揭示运动疗法促进跟腱愈合的机制。     

跟腱愈合过程中的力学生物学*☆

跟腱断裂修复后采用传统的重力垂足位长腿石膏固定,势必使跟腱处于无张力甚至是“失用性”的负性平衡体系下愈合,这种状态可能会抑制跟腱愈合过程中感应“主动”机械信号刺激的关键时机,在此过程中给予的超声波、振动等治疗,也只能使跟腱“被动、间歇”地接受机械刺激。如果在术后采用早期功能锻炼的运动疗法,可以提高跟腱在组织修复过程中功能维持及再塑形的能力,有助于跟腱生物力学特性的恢复。蛋白质组学技术便于从高通量的分子水平揭示运动疗法促进跟腱愈合的机制。