腰椎体椎间盘的粘弹性性质实验研究

本文重点讨论人体湿润新鲜尸体腰椎体椎间盘的粘弹性性质，实验在不同应变率下测定它的变形规律，以及椎间盘的蠕变，松弛特性，加载与卸载的变化。     

髓核假体的四元线性黏弹模型及制备参数对模型参数的影响分析

对聚乙烯醇水凝胶髓核假体进行应力松弛性能的研究,利用四元件线性黏弹力学模型对其黏弹性力学行为进行模拟,并从模型的模拟结果分析不同制备参数对髓核假体消散压缩载荷的能力的影响。研究结果表明:四元件线性黏弹模型能够很好的模拟髓核假体的黏弹特性,拟合度达到了0．99以上,效果优于三元件线性黏弹模型。四元件线性黏弹模型的分析结果表明:溶胀率的增大可以增加髓核假体消散压缩载荷的速度,但不能改变消散压缩载荷的总量;初始PVA含量越高,髓核假体消散压缩载荷的速度和总量越小;髓核假体松弛时间与人体椎间盘的松弛时间比较接近。     

松质骨粘弹性性质的实验研究

本文对人胫骨近端的松质骨的粘弹性性质进行了实验研究和理论分析。蠕变和松弛实验获得了人胫骨松质骨材料具有的粘弹性性质 ,选用三参量模型得出了蠕变、松弛表达式。结论可供临床医学提供参考。     

人颈椎间盘粘弹性实验研究

作者对8例19～32岁因头部外伤(急性)致死的新鲜C_(5-6)椎间盘进行了粘弹性性质研究,试验模拟人体温度,在300牛顿定载荷下测定C_(5-6)椎间盘松弛及蠕变效应.得出应力、应变—时间曲线.将随机性较大的实验数据加以处理得到了医学及工程中可应用的区间估计.     

关节软骨粘弹性的实验研究

作者通过单轴向压缩试验，对正常人体关节软骨的粘弹性进行了实验研究，在定载荷条件下测定了材料的蠕变曲线，１秒末的瞬时弹性模量和５分钟的蠕变模型，并将其与椎间盘纤维环的力学性质进行了比较。     

椎间盘生物力学研究进展

自从1934年Mixter与Barr首次报导椎间盘突出症并成功地施行手术切除以来,该手术已日益普及,但仍有部分患者手术疗效(尤其是远期疗效)欠佳,术后生物力学性质的改变是重要原因之一。为此作者试就椎间盘生物力学研究进展作一综述,以期引起同道重视。 椎间盘位于相邻椎体之间,将相邻椎体牢固连接从而维持椎管的排列,厚度约占骶骨以上脊柱全长的四分之一。椎间盘是一种粘弹性固体材料,具有蠕变,松弛。滞后等特性,可以吸收震荡能量。在较小的负载作用下,卸载后变形消失,若负载过大,则出现不可逆变形。椎间盘由髓核、纤维环两部分组成。髓核位于椎间盘中央,是胚胎时期脊索组织的遗留物,内含大量亲水性氮基葡聚糖,呈凝胶样组织。其     

关子人体腰椎间盘生物力学的实验研究

本实验对人体腰椎间盘在静态非破坏性轴向压缩载荷、复合载荷(包括静态非破坏性轴向压缩合并右前弯曲加载和左前弯曲加载)和疲劳载荷下的力学性质作了初步研究。每一试件包括椎间盘及与其相邻的两椎体,利用万能材料试验机进行加载。复合加载是通过自行设计的一套卡具实现的,其上固定的十个传感器可测出椎间盘的轴向载荷、轴向位移与横向位移。考虑到椎间盘具有明显的粘弹性性质,故采用微机进行数据采集与处理。试验前后均进行X线检查。疲劳试验后的试件沿矢状面、额状面、横断面切片,脱去有机间质,于显微镜下观察了骨小梁的微观形态。根据所得结果讨论了椎间盘的力学性质与退变的关系,疲劳产生的骨小梁微观骨折与纤维环损伤。这些结果为椎间盘突出的X线所见与腰疼病因提供了某些力学理论依据。     

人体椎间盘粘弹性特性的研究

为了确定人体椎间盘的粘弹性常数,作者设计了一个实验装置,对六个个体的三十九个椎间盘分别进行了单轴向压缩蠕变,复合载荷下的轴向压缩蠕变等大量实验。结果发现:三参数模型能很好地模拟椎间盘的轴向压缩蠕变,而用二参数模型去模拟,初始误差太大。作者提议在救生的动力学模型中,应用三参数模型来模拟推间盘的力学行为、文中求出了人体椎间盘的二参数模型和三参数模型的粘弹性常数。本文实验结果为脊柱的动力学模型提供了基础数据,还能为人工椎间盘的研制提供理论和设计依据。     

纤维的体积与材料特性以及髓核横截面积对椎间盘力学行为的影响研究

在不同研究中纤维的材料特性、体积比例以及髓核的横截面积比例差异很大,而这些因素对椎间盘力学行为的影响尚不明确。通过建立不同参数的椎间盘有限元模型研究椎间盘在压力、压力与角位移或压力与扭矩等载荷下的压力、高度变化、转动角度、应力和应变。结果发现,纤维材料特性对椎间盘力学行为有很大影响,特别是对转动角度的影响尤为显著。当纤维体积比例较小时,其变化对椎间盘的旋转角影响很大。髓核的面积比例对椎间盘力学行为的影响相对较小。在合理范围内通过适当调整纤维的弹性模量或体积比例,可以得到能够模拟正常椎间盘力学行为的模型。在椎间盘有限元模型中髓核的面积比例在25%～50%内是合理的。本文为椎间盘有限元模型创建和椎间盘退化机制研究提供了指导和参考。     

受压缩半月板的粘弹性分析(摘要)

为了考查人的半月板的力学性质,本文作者对人的正常膝关节半月板试件进行了围限压缩蠕变试验。作者假定试件材料服从线性粘弹性模型、并按三维线性粘弹性理论对试验数据     

静压载荷下椎间盘中的粘弹性应力及变形分析

本文建立了一个简化的椎间盘力学模型，在该模型中既考虑了椎间盘材料的重要性质──粘弹性又考虑了韧带的作用；并用线性粘弹性理论推导了椎间盘中的粘弹性应力及径向膨出的解析表达式。最后分别对正常、韧带加强、退变和致疝等情况下的应力分布及径向膨出进行了模拟计算；结果表明：椎间盘纤维环内的初始最大拉应力是造成其损伤的重要因素。     

人工椎间盘及髓核假体的生物力学

背景：全椎间盘或髓核假体是否符合人的椎间盘的解剖特点、生物力学是目前关注的焦点。 目的：综述目前存在的人工椎间盘及髓核假体的类型及其生物力学特征。 方法：由第一作者用计算机检索万方数据库、中国期刊全文数据库和PubMed数据库,检索时间：1989/2011,检索词分别为“椎间盘、髓核、人工假体、生物力学”和“intervertebral diac,nucleus pulposus,artificial prosthesis,biomechanics”,语言分别设定为中文和英文。纳入与人工椎间盘及髓核假体的材料类型及其生物力学特性相关的研究,排除重复性研究。共检索到72篇文章,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入26篇文章进行分析。 结果与结论：目前应用于人工椎间盘的材料有钴铬合金、钛合金、不锈钢、陶瓷和超高分子量聚乙烯等。应用不同材料制备的人工椎间盘假体校多,其中Bryan假体在临床中最常用,体外实验、三维有限元分析及临床研究均证实其具有良好的生物力学特性,置换成功率高。目前存在的人工髓核假体有预制型和原位聚合型,由于其手术损伤小,是目前研究的热点,但仍很难达到人体髓核的生物力学功能。发掘新型材料和设计个性化假体是将来的发展方向。      

基于混合物理论的骨组织应力松弛效应分析

目的 研究骨组织在给定位移下的应力松弛响应，为骨组织粘弹性性质实验研究提供参考。方法 引入基于混合物理论的现代多孔介质模型来研究骨组织在外界刺激下的流固耦合效应，采用Laplace变换技术求解控制方程。结果 得出了一维应力松弛解析结果，算例与实验结果进行了比较。结论 松质骨呈现的表观粘弹性行为以及能量耗散性质与松质骨中流体组分的扩散和流动之间具有很大的相关性。     

压缩载荷下猪腰椎间盘髓核摘除后力学行为的实验研究

为研究退变及摘除髓核后腰椎间盘的力学行为,对猪腰椎间盘进行压缩实验。髓核摘除并经胰蛋白酶处理后的椎间盘作为实验组,正常椎间盘作为对照组。考虑载荷大小及加载速率的影响,得到椎间盘应力和应变关系、瞬时弹性模量及蠕变性能,并建立了蠕变本构模型。结果发现:随着压缩载荷和加载速率的增大,实验组的应变及蠕变与对照组相比均明显增大,瞬时弹性模量与对照组相比则明显减小,这表明髓核摘除后,椎间盘的承载能力受压缩载荷大小及加载速率的影响明显大于正常椎间盘。实验组仍可以采用Kelvin三参量固体模型描述其蠕变性能,预测腰椎间盘去核后的蠕变行为。研究结果可为椎间盘疾病的临床治疗及术后康复提供理论基础。     

正常国人肾动脉粘弹性实验研究

目的　对正常国人新鲜尸体肾动脉进行应力松弛 ,蠕变实验研究 ,为临床提供生物力学参数。方法　对肾动脉进行拉伸应力松弛、蠕变粘弹性力学性质进行实验研究。结果　得出了肾动脉的应力松弛 ,蠕变数据和曲线。用回归分析的方法处理实验数据 ,得出了归一化应力松弛函数和归一化蠕变函数。结论　肾动脉 72 0 0s松弛量为0 .2 80MPa ,72 0 0s蠕变量为 13.98%。应力松弛和蠕变在最初 6 0 0s变化较大 ,72 0 0s时应力松弛、蠕变曲线基本达到平衡。肾动脉为生物粘弹性固体材料     

颈椎椎间盘人工髓核置换术的生物力学评价

目的 :对颈椎椎间盘实施人工髓核置换术并进行生物力学评价 ,为临床应用提供理论依据。方法 :取 6具新鲜人尸体颈椎标本 (C2 ～T1 ) ,制成四种脊柱功能单位 (FSU)的试验模型 :正常颈椎 ,椎间盘髓核全切 ,人工髓核植入及椎间植骨。分别对其进行生物力学测试 ,记录不同运动状态下脊柱节段运动范围 (ROM)的改变情况。并摄片了解人工髓核植入前后脊柱试件影像学的变化。结果 :与髓核切除组比较 ,人工髓核植入或椎间植骨后 ,颈椎节段活动明显减少 (P <0 .0 1)。人工髓核植入组与椎间植骨组相比较 ,节段活动差异无显著性 (P <0 .0 5 )。动态影像学资料显示 ,人工髓核置入后 ,椎间隙高度和脊柱生理曲度都得以恢复。结论 :颈椎椎间盘人工髓核的植入能较好地恢复椎间盘的解剖结构 ,有助于脊椎生理曲线的恢复 ,从而在一定程度上增加失稳脊柱节段的稳定性。     

人工腰椎间盘假体设计原理研究及未来趋势发展

背景:椎间盘置换是治疗椎间盘退行性疾病的新选择,可在消除疼痛的同时保留腰椎原有的生物力学状态,但对于其假体结构和材料设计尚需进一步研究和验证。目的:对现有腰椎间盘假体结构和材料设计方案进行综述,并对其未来优化设计进行展望。方法:第一作者应用计算机检索中国期刊全文数据库、Pubmed数据、中国生物医学文献数据库中2005年1月至2013年2月有关人工腰椎间盘及髓核假体材料类型及生物力学的文章。中文检索词为"人工椎间盘,假体设计原理,结构,材料,临床试验",英文检索词为"artificial lumbar disc,total disc replacement,structure,material,clinical trial",排除重复及陈旧文献。共检索到135篇文章,共纳入36篇文章进行综述。结果与结论:目前用于椎间盘的材料有钴铬合金、陶瓷、不锈钢、钛合金和超高分子量聚乙烯等。用不同材料制备的椎间盘假体较多,其中Bryan假体在临床最常用,三维有限元分析、体外实验及临床研究都证实具有良好的生物力学特性,置换成功率较高。人工髓核假体有预制型及原位聚合型,由于置换损伤小,是目前的研究热点,但很难达到人体髓核生物力学功能。挖掘新型材料来设计个性化假体是将来的发展方向。对于假体结构和生物材料设计经历了不断的改进与发展,文章结合最新研究趋势,对椎间盘假体未来在材料改进、结构仿生设计、假体和辅助置入器械优化设计等发展方向进行了展望。     

体外培养人正常椎间盘髓核细胞与退变髓核细胞的生物学性状比较:可以为干预退变髓核细胞提供最佳时机吗?

背景:人体椎间盘是一个承受载荷却又缺乏血管的结构,因而容易发生退行性变,但椎间盘退变的机制尚不明确。目的:通过体外培养人正常椎间盘髓核细胞与退变髓核细胞生物学性状比较,认识退变髓核细胞的细胞学退变时机。方法:分离、培养人正常及退变椎间盘髓核细胞,对两种细胞采用光镜、电镜等形态学方法进行大体形态和超微结构观察,采用生长曲线和XTT实验研究两种细胞的生长动力学差异,测定髓核细胞的活力和细胞Ⅱ型胶原及糖胺多糖的mRNA表达。结果与结论:退变椎间盘细胞至少要比正常椎间盘细胞提前2代出现形态学老化表现。退变髓核细胞表现为G1期阻滞,使细胞不能进入S期,细胞有丝分裂受到抑制。退变髓核细胞总体来说,生长要比正常髓核细胞快,但老化也较快。退变髓核细胞自第1代开始,Ⅱ型胶原和糖胺多糖的mRNA表达比同期正常髓核细胞低得多。说明在体外培养条件下,退变髓核细胞持续增殖能力低,更容易衰老、凋亡。提示退变髓核细胞体外培养衰老较快,进行干预试验逆转椎间盘退变的最佳时机为传2代之前的细胞。     

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。     

GATA4调控NF-κB信号通路促进椎间盘髓核细胞发生炎症和衰老

目的观察GATA4对椎间盘退变的影响,并探究其促进髓核细胞发生炎症和衰老的可能机制。方法采用免疫组化、荧光、RT-qPCR和Western blot方法检测组织标本中GATA4在不同程度退变的椎间盘中的表达水平;Lenti-GATA4慢病毒转染髓核细胞,构建稳定表达GATA4的髓核细胞;通过Western blotting和β-Gal染色阳性计数,比较GATA4诱导髓核细胞发生炎症与叔丁基过氧化物(tert-butyl hydroperoxide,TBHP)诱导髓核细胞发生炎症的效果差异;加入NF-κB通路抑制剂,研究GATA4促进髓核细胞发生炎症和衰老的机制;构建大鼠椎间盘针刺退变模型,体内验证GATA4在促进椎间盘退变的的机制。结果严重退变的椎间盘中髓核细胞表达更多的GATA4,而且体外实验证实,过表达GATA4后,髓核细胞更易发生炎症和衰老。抑制NF-κB通路后,GATA4在促进髓核细胞发生炎症和衰老的作用被明显抑制,体内实验也证明椎间盘退变后髓细胞中GATA4和炎症因子IL-6表达都明显增加。结论 GATA4可以活化NF-κB信号通路,增加促炎细胞因子IL-6和TNF-α表达,加重椎间盘退变的进展。