人体颞下颌关节盘后组织生物力学研究

确定了颞下关节盘后组织的生物力学性质,研究其功能机制。对取自８个新鲜关节标本的１３个盘后组织试件进行了软组织单向拉伸应力松驰和破坏实验,结合Ｆｕｎｇ ＹＣ拟线 粘弹性理论对实验结果进行了分析。结果表明：盘后组织的生理二相区在２０％－３０％应变范围内。     

颞下颌关节的生物力学

颞下颌关节是人体最为复杂,精细的关节之一,具有负重的功能,关节软骨是具有低渗透性的多孔粘弹性介质,生理状态下在软骨内部存在胶原－蛋白多糖－水凝胶网状结构应力缓冲系统。关节盘是特殊类型的结缔组织,不属纤维软骨,是髁突和关节窝之间的应力集中缓冲器。关节盘后组织具有高度的顺应性,在关节运动中发挥容积补偿作用,关节外侧壁是囊－韧带结构的复合体,拉伸强度和拉伸刚度较弱,长期的口腔副功能易使结构处于超负荷状态     

人股骨头软骨生物力学性能实验研究

本文报道了对人股骨头软骨试样进行单向拉伸和蠕变力学性能实验结果。测定了关节软骨伸长比λ,拉格朗日应变γ,拉格朗日应力δ,以及基尔霍夫应力S。还测定了关节软骨应变和时间相关的不同效应。     

含裂纹缺损关节软骨的单轴准静态拉伸性能

背景:关节软骨一旦出现裂纹缺损其力学性能会发生改变,而先前研究中针对受损关节软骨的探究多集中在压缩,对于拉伸性能的研究较少。目的:预先在软骨层试样上制造裂纹缺损,测试其单轴准静态拉伸性能。方法:选取新鲜成年猪膝关节的关节软骨,制备含裂纹缺损的软骨试样,在不同应力率下(0.001,0.01,和0.1 MPa/s)测试其拉伸性能,在不同恒定应力下(1,2,3 MPa)测试其蠕变性能。结果与结论:①不同应力速率下的拉伸实验中,随着应力速率的增加,达到相同应变所需的应力逐渐增大,且试件的杨氏模量随应力率的增加而增加;②不同应力速率下含裂纹缺损关节软骨的拉伸应力-应变曲线不重合,说明含裂纹缺损关节软骨的拉伸性能具有率相关性;③不同恒定拉应力水平下的蠕变实验中,蠕变应变随着拉应力水平的提高而增大,蠕变柔量随拉应力水平的提高而降低,并且随着蠕变时间的推移蠕变应变先快速增加后缓慢增加;④结果表明,不同应力率和不同恒定应力对含裂纹缺损关节软骨的拉伸力学性能影响较大,该实验结果可为缺损关节软骨的修复提供力学参考。     

老年人髋关节软骨负重区和非负重区的拉伸力学性能研究

目的研究髋关节负重对髋关节软骨拉伸力学特性的影响。方法取11例股骨颈骨折（头颈型）病人（男性4例．女性7例,年龄70～85岁）的正常新鲜髋关节软骨负重区和非负重区．做哑铃型试件共22个。用Bose Endura TEC3270动态生物力学测试机进行一维拉伸试验,测定髋关节的破坏载荷、伸长比、Lagrange拉应力、Cauchy拉应变,做应力-应变曲线,比较两区的力学特性。结果软骨的应力-应变曲线呈现非线性指数曲线关系。负重区的拉伸性能破坏载荷38．183N．伸长比1．166,应力5．968MPa,应变17．888％;非负重区拉伸性能破坏载荷25．565N,伸长比1．148,应力4．379MPa,应变15．970％。两区比较．差异有统计学意义。结论髋关节关节软骨负重区优于非负重区拉伸力学性能。     

关节盘移位对颞下颌关节内应力分布的影响

目的 通过对不同关节盘移位的数值模拟,探究各种移位情况下颞下颌关节（temporomandibular joint,TMJ）内各结构的应力分布规律。方法 依据CT图像,建立包含下颌骨、全牙列、关节盘和关节软骨的正常TMJ三维有限元模型;参考关节盘前、后、外、内移位的临床特征,建立对应的4个模型。关节盘与关节软骨间考虑接触,用缆索元模拟下颌韧带和关节盘附着,施加正中咬合荷载。结果 前移位将导致关节盘中带产生过高的压应力,达到3.23 MPa;后、内、外移位时关节盘的整体应力水平比前移位和正常TMJ高;各种移位都使关节结节后斜面的应力值大幅度增加,但对髁突关节面的影响却不大。结论 各种移位都将导致关节盘和关节结节后斜面产生过高的应力,且后、内、外移位更为危险,更容易造成关节结构和功能的损伤。     

拇指腕掌关节囊和韧带的形态特点及其临床意义

目的：为拇指腕掌关节损伤修复与功能重建提供形态学基础。方法：福尔马林固定的成人尸体上肢标本20例（40侧），解剖观察关节囊及其韧带的起止和附着部位，新鲜成人尸体手标本3例（6侧）制成生物塑化连续断面薄片，观察韧带纤维形态、方向。结果：关节囊背侧厚而紧张，掌侧薄而松驰，周围有后斜韧带、前斜韧带、背桡侧韧带、掌侧韧带和掌骨间韧带，背桡侧韧带粗壮。结论：修复和重建关节周围韧带对拇指腕掌关节的稳定有重要作用。     

非周期大强度运动训练和推拿对兔膝关节髌韧带生物力学特性的影响

目的 观察非周期大强度运动训练和推拿对兔膝关节髌韧带生物力学特性的影响。方法 利用非周期大强度运动的动物训练模型造成关节韧带松驰，在训练的同时予以推拿手法恢复。结果 髌韧带生物力学测试发现运动训练可以明显引起韧带应力松驰加快，应力一应变关系右移，弹性系数降低，应变加大；而训练同时予以推拿恢复手段可明显恢复韧带的松驰。结论 非周期大强度运动训练可造成韧带松驰，推拿恢复手段可明显防止韧带的松驰。     

人工腰椎间盘植入后小关节应力分布的比较研究

目的:通过三维有限元的方法研究正常椎间盘、髓核摘除、人工腰椎间盘三组小关节的应力分布,探讨人工腰椎间盘植入小关节应力分布的影响.方法:利用有限元软件MSC.MARK,建立正常椎间盘、髓核摘除、人工腰椎间盘及L4～5运动节段的三维模型,然后模拟腰椎节段的运动,进行小关节应力分布的比较研究.结果:在各种运动状态下髓核摘除组小关节的应力最大,人工腰椎间盘组的小关节应力比正常椎间盘高,但明显小于髓核摘除组,但在旋转状态下,人工腰椎间盘小关节的中心部位承受的应力最大.结论:人工腰椎间盘植入后与髓核摘除组相比可降低小关节的应力,但仍高于正常的腰椎间盘组;人工腰椎间盘组的抗旋转能力明显低于正常腰椎间盘组和髓核摘除术后组,由此可见,目前的人工腰椎间盘具有腰椎间盘大部分的力学功能,与真正的腰椎间盘仍有差别.     

不同位置植入SMH人工腰椎间盘对小关节应力分布的影响

目的:通过三维有限元方法研究正常椎间盘、SMH人工腰椎间盘前置、中置和后置四组模型中小关节的应力分布情况,探讨不同位置植入SMH人工腰椎间盘对小关节应力分布的影响。方法:建立正常腰椎间盘、人工SMH腰椎间盘前置、中置和后置的三维模型,然后模拟腰椎节段的运动,进行小关节应力分布的比较研究。结果:与正常L4/5椎间盘模型相比,除SMH人工腰椎间盘前置模型前屈时比正常模型小关节应力小外,其余运动时SMH人工腰椎间盘前置、中置和后置模型中小关节的应力均高于正常腰椎间盘组,但后置SMH人工腰椎间盘组则相对较小。结论:SMH人工腰椎间盘后置可以更好地预防小关节的退变;人工椎间盘植入位置的不同对人工腰椎间盘术远期疗效的预测具一定的作用。     

人眼角膜黏弹性实验研究

对正常国人6具新鲜尸体8个眼角膜标本进行单向拉伸实验和拉伸应力松弛、蠕变实验。得出了人眼角膜拉伸最大载荷、伸长比、张应力、应变、拟弹性模量。还得出了人眼角膜的应力松弛、蠕变数据和曲线。对应力松弛、蠕变实验数据进行归一化处理,得出了归一化应力松弛函数、蠕变函数及曲线。对应力松弛、蠕变实验数据进行回归分析,得出了回归系数。对人眼角膜应力、应变数据以多项式,用最小二乘法进行拟合,得出了其应力应变关系公式及曲线,建立了人眼角膜的松弛函数k(λ,t)=G(t)T(e)λ的表达式,得出了一些重要结论。     

胎儿臂丛神经上干粘弹性实验研究

研究了 30具新鲜胎儿尸体臂丛神经上干的拉伸力学性质和粘弹性力学性质 ,对臂丛神经上干进行单向拉伸实验 ,得出了破坏载荷、强度极限、最大应变。对臂丛神经上干进行应力松弛、蠕变实验 ,得出了应力松弛、蠕变实验数据和曲线。对实验数据进行归一化处理 ,得出了归一化应力松弛函数、蠕变函数。以回归分析的方法处理实验数据 ,得出回归系数 ,很好地拟合了实验曲线。实验结果表明 6～ 7月龄胎儿臂丛神经上干的破坏载荷、强度极限、最大应变小于 8月龄以上的胎儿。男女胎儿臂丛神经之间拉伸力学性质差异不显著 ,低月龄胎儿臂丛神经 72 0 0S应力松弛量大于高月龄组 ,蠕变量差异不显著     

大白鼠周围神经的生物力学性质研究

目前对神经的生物力学性能找不到定量的依据，而受损神经的再生及功能恢复过程需要有客观的指标给予评价。本文用生物力学的理论和方法测定了大白鼠周围神经的力学性质。其中包括应力－应变关系，抗张强度，滞后，应力松驰与蠕变现象。结果表明大白鼠周围神经的力学性质与其他生物软组织相似，但定量上有较大区别。大白鼠周围神经的抗张强度高于血管，肌肉等生物软组织，其拉伸时组织破坏前的应变范围宽于血管、肌肉、肌腱。为神经损伤桥接术的研究提供了有益的参考。     

大鼠颈总动脉与脑膜中动脉粘弹性测试

以生物力学的观点研究大鼠颈总动脉与脑膜中动脉应力松弛和蠕变粘弹性行为,为临床提供生物力学参数。对大鼠颈总动脉与脑膜中动脉进行拉伸应力松弛、蠕变实验。得出了颈总动脉与脑膜中动脉拉伸应力松弛、蠕变实验数据和曲线,以一元线性回归分析的方法处理实验数据,得出了大鼠颈总动脉与脑膜中动脉归一化应力松弛函数、蠕变函数数据和曲线及两组试样实验数据的回归系数c、d和ab、值。结果表明:脑膜中动脉应力松弛、蠕变7200s应力松弛量、蠕变量显著大于颈总动脉(P<0.05)。     

一种血管张应力体外加载装置的实验研究

目的研制一种血管张应力体外加载装置,研究弹性基底(硅胶片)上的张应力、张应变分布。方法基于基底形变加载技术,研制一种接近人体血液动力学环境的血管张应力体外加载装置。利用装置中的摄像机拍摄硅胶片拉伸前后硅胶片网格点的图像并转化为数字图像,使用Matlab软件对网格点的位置特征进行计算,从而得到硅胶片的应变分布。利用万能材料试验机对硅胶片进行实验和计算得到硅胶片的力学参数,根据力学参数建立有限元模型,并对硅胶片的张应力、张应变分布进行模拟计算。将实验结果和模拟结果进行比较。结果有限元结果和实验结果基本一致,张应力、张应变的最大值均出现在加载点处,中间区域应力、应变较为均匀。硅胶片中间60%面积区域可视为均匀应变场。结论研究结果可为后期血管壁内皮细胞的动态培养以及细胞力学研究提供实验技术。     

Nonlinear Viscoelasticity in Rabbit Medial Collateral Ligament

The goal of this study was to characterize the viscoelastic behavior of the rabbit medial collateral ligament (MCL) at multiple levels of strain (between 0% and approximately 5%) and their corresponding stresses (between 0 and approximately 55 MPa) for stress relaxation and creep, respectively. We hypothesized that in the rabbit MCL the rate of stress relaxation would be strain dependent and the rate of creep would be stress dependent. Thirty MCLs from 15 rabbits were tested ex vivo for this study. Results show that within the physiologically relevant region of ligament behavior, the rate of stress relaxation is strain dependent in the rabbit MCL, with the rate of relaxation decreasing with increasing tissue strain. The rate of creep is stress dependent in the rabbit MCL, with the rate of creep decreasing with increasing stress. These results support our hypothesis, with the greatest nonlinearities in a physiologically relevant region of loading. As such, these nonlinearities should be considered when quantifying ligament viscoelastic behavior with a rabbit model.     

非线性模型在椎间盘黏弹性特性分析中的应用

目的 构建变参数非线性模型,研究人体椎间盘在循环应变状态下的应力松弛特性。方法 采用变参数非线性模型结合椎间盘应力松弛和蠕变反应的实验数据,研究循环应变状态下椎间盘的应力松弛特性,比较线性与非线性模型在循环状态下椎间盘黏弹性特性的差异。结果 采用变参数非线性模型得出的循环模量和松弛系数在0.01Hz循环状态下与实验模型非常接近,得出的循环模量在0.1和1 Hz下也与实验值相近,但是得出的松弛系数在0.1和1 Hz下失真严重。结论 在压缩应变作用下椎间盘经历的是一个非线性的应力行为,非线性变参数模型更符合研究在循环应变下椎间盘应力松弛反应的需要。     

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。     

骨性关节炎对膝关节干骺端松质骨应力松弛性质影响的实验研究

研究正常国人新鲜尸体膝关节干骺端松质骨和老年骨性关节炎病膝关节干骺端松质骨的应力松弛力学性质,为临床提供生物力学参数。取正常和病态膝关节干骺端松质骨,在Shimadzu AUTOGRAPH电子万能试验机上进行应力松弛实验。得出了正常和病态组松质骨7200s应力松弛量、应力松弛随时间的变化规律以及应力松弛方程。表明病态组各项力学性质指标均显著低于正常组。     

人脊柱棘间韧带与黄韧带应力松弛实验的研究

从应力松弛力学特性角度对棘间韧带和黄韧带进行定量分析,为人工韧带材料研究和韧带损伤吻合手术提供应力松弛力学参数。将标本装夹于软组织夹具中,之后装夹于电子万能试验机夹头内,驱动机器以1%/s的应变增加速度对标本施加拉应变,在36.5℃温度场下进行实验,采集90个数据,实验结束后计算机自动输出7 200 s之间应力松弛数据和曲线。棘间韧带组7 200 s应力松弛量为1.06 MPa,黄韧带组7 200s应力松弛量为1.62 MPa。棘间韧带和黄韧带具有不同的应力松弛力学特性。