动脉粥样硬化模型动物脑血管的拉伸力学特性

背景:脑动脉粥样硬化和脑出血的防治有必要了解正常和动脑粥样硬化模型大鼠大脑中动脉的力学特性,但以往的研究对象多为正常人尸体与正常动物脑动脉的力学特性.目的:比较正常和动脉粥样硬化动物模型大脑中动脉的拉伸力学特性.方法:SD大鼠随机分为正常对照组和模型组.模型组大鼠建立动脉粥样硬化模型.取2组大鼠的大脑中动脉以电子万能试验机对其进行5 mm/min拉伸载荷实验,观察2组大鼠脑动脉最大载荷、最大位移、最大应力以及最大应变差异及血管应力-应变关系.结果与结论:动脉粥样硬化大鼠脑动脉血管拉伸最大载荷、最大应力、最大位移及最大应变均较正常大鼠明显降低(P<0.05),大鼠脑动脉血管应力-应变曲线是以指数关系变化的.因此,说明动脉粥样硬化模型大鼠大脑中动脉和正常对照组大鼠大脑中动脉具有不同的拉伸力学特性,脑动脉粥样硬化大鼠动脉血管不能像正常大鼠脑血管一样再作较大的伸展.     

实验动物臂丛神经的拉伸力学特性

背景:臂丛神经损伤缝合吻接术有必要了解臂丛神经拉伸力学特性.目的:对大鼠臂丛神经进行拉伸实验,观察其臂丛神经的拉伸力学特性,为临床提供拉伸力学特性参数.方法:取SD大鼠C6～7臂丛神经40个,随机分为正常对照组20个,模拟臂丛神经损伤吻接组20个,对模拟臂丛神经损伤吻接组以手术刀在标本中间切开再缝合吻接离断标本.在电子万能试验机上以5 mm/min的实验速度对2组标本进行拉伸实验,以多项式用最小二乘法处理实验数据.拉伸实验速度为5 mm/min.观察大鼠臂丛神经拉伸最大载荷、最大位移、最大应变、最大应力和应力-应变曲线.结果与结论:模拟臂丛神经损伤吻接组大鼠臂丛神经拉伸最大载荷为(1.050±0.135)N、最大位移为(3.090±0.356)mm、最大应变为(61.860±7.252)%、最大应力为(5 095±0.647)GPa,正常对照组最大载荷、最大应力大于模拟丛神经损伤吻接组(P<0.05).模拟臂丛神经损伤吻接组最大位移和最大应变大于正常对照组(P<0.05).拉伸应力-应变曲线是以指数关系变化的.结果显示2组臂丛神经标本具有不同的拉伸力学特性.     

骨性关节炎动物模型外侧副韧带的拉伸力学性质

背景:了解骨性关节炎时膝关节外侧副韧带的拉伸力学性质,对预防和治疗骨性关节炎非常有必要,但这方面的报道不多.目的:建立骨性关节炎动物模型,比较正常和骨性关节炎动物膝关节外侧副韧带的拉伸力学性能指标,提出骨性关节炎对外侧副韧带拉伸力学性质影响的定性定量化参考数值.设计、时间及地点:随机对照实验,于2008-11-20/30在吉林大学力学实验中心完成.材料:6月龄雄性SD大鼠20只,随机分成正常对照10只,模型组10只.方法:模型组大鼠复制骨性关节炎模型.在日本岛津电子万能试验机上对正常和病态组各10个试样进行拉伸实验.拉伸实验的速度为5mm/min.以多项式用最小二乘法处理实验数据.主要观察指标:拉伸最大载荷、最大位移、最大应力、最大应变、应力-应变曲线.结果:正常对照组最大载荷为(12.754±2.795)N,最大应力为(27.681±5.832)MPa,最大位移为(2.754±0.707)mm,最大应变为(11.679±2.373)%;模型组最大载荷为(7.183±1.817)N,最大应力为(16.162±3.403)MPa,最大位移为(1.827±0.768)mm,最大应变为(8.019±2.811)%.正常对照组各项拉伸性能指标显著大于模型组(P＜0.05).结论:骨性关节炎时,可以使膝关节拉伸最大载荷、最大位移、最大应力、最大应变降低、对膝关节外侧副韧带拉伸力学性能及应力松弛性具有一定影响.     

人气管软骨的拉伸力学特性

背景:气管损伤缝合与新型人工气管的研制都需要了解气管软骨的拉伸力学特性以修复、重建气管功能.以往的国内外研究对人工气管的生物力学报道较多,而对人气管软骨生物力学的报道较少.目的:以一维拉伸实验方法观察气管软骨的力学性质.方法:正常人新鲜尸体气管标本2个,标本获取征得家属同意.取出标本,在常温下解冻,以手术刀切取气管软骨试样标本加工成试样长度25 mm,宽度5 mm,厚度1.8～2.2 mm试样20个,在日本岛津电子万能试验机上对20个气管软骨试样进行一维拉伸实验,拉伸实验速度为5 mm/min.观察试件拉伸最大载荷、最大位移、最大应力、最大应变、弹性模量、应力-应变曲线.结果与结论:人尸体气管软骨最大载荷为(60.946±10.377)N,最大位移为(1.973±0.159)mm,最大应力为(6.229±1.125)MPa,最大应变为(32.825±2.776)%.气管软骨的应力-应变曲线为指数关系变化的,曲线最初的低坡部分是由于施加拉力的方向与胶原蛋白结构的排列一致,曲线的陡峭部分代表胶原蛋白本身的拉伸刚度.为描述气管软骨一维拉伸中的应力应变关系,对气管软骨实验数据各取15个点应力-应变数据采用多项式,以最小二乘法进行拟合,得出应力(δ)-应变(ε)关系式:σ(ε)=-0.1 11 3e~5+1.602 1e~4-7.821 6e~3+17.995 1e~2+3.624e.实验结果显示,气管软骨具有较强的承受载荷和抵抗变形能力,反映其具有黏性又有弹性的黏弹性力学特性,支持软骨的力学性质与软骨胶原含量呈正相关的观点.     

中指伸肌腱损伤缝合修复前后的应力变化特点

目的:手指伸肌腱的损伤,通常要通过外科重建伸肌腱的功能来达到伸肌腱平衡和稳定.实验观察正常手指伸肌腱拉伸力学性质和模拟伸肌腱损伤后以两种方式缝合屈肌腱的力学性质,为临床提供生物力学参数.方法:实验于2006-02/2007-03在吉林大学力学实验中心完成.①实验材料:20个标本均由北华大学解剖教研室提供.②实验过程:解剖后暴露中指伸肌腱和展腱膜,将标本固定于电子万能试验机底座上,由钢丝绳吊钩沿伸肌腱纵行方向钩住、钢丝绳上端固定于试验机上夹头上,驱动机器,对标本施加拉应力,直至断裂.对断裂后的标本模拟临床手术进行移位缝合,对中指10个标本做了腱与腱移位缝合,另取10个标本做了腱与展腱膜缝合.分别对缝合后的标本进行拉伸实验.③实验评估:观察各组最大载荷、应力、应变值.结果:正常组破坏载荷、最大应力、最大应变均大于伸肌腱腱与腱缝合组和腱与展腱膜缝合组(P＜0.05);伸肌腱腱与腱缝合组破坏载荷、最大应力、最大应变大于伸肌腱腱与展腱膜缝合组(P＜0.05).结论:腱与腱缝合组力学性能指标显著大于腱与展腱膜缝合组.     

弯曲力学性质:青年与老年尸体肋骨的比较

背景:骨质疏松、骨重建、骨再造等都需要了解青年和老年尸体肋骨的弯曲力学特性.以往的研究多以单独青年尸体或单独老年尸体肋骨为观察对象,而有关青年和老年尸体肋骨弯曲力学特性的研究报道极少.目的:对正常国人青年和老年新鲜尸体肋骨进行弯曲实验,分析肋骨的弯曲力学性质,确定老年尸体肋骨和青年尸体肋骨是否具有不同的弯曲力学性质.方法:实验标本取自4具正常国人男性新鲜尸体,年龄分别为20,25,70,75岁,由白求恩医科大学解剖教研室提供.人死亡后1 h之内解剖取出死者肋骨标本,将标本沿纵向切成长45mm的试样.以三点弯曲的方法进行弯曲实验,检测肋骨最大载荷、弯矩、应力、应变及宏观断口形貌.结果与结论:青年组肋骨最大载荷、最大弯矩、最大应力、最大应变均显著大于老年组(P＜0.05).肋骨弯曲断口多数为横断口,少数为斜断口.青年组肋骨骨皮质较厚,老年组肋骨骨皮质较薄,呈现出骨质疏松形态,提示青年组肋骨和老年组肋骨具有不同的弯曲力学特性,老年组试样由于骨质疏松导致弯曲力学特性发生改变.     

髂股韧带与股骨头韧带的拉伸力学性质

背景:髂骨韧带和股骨头韧带损伤,通常要通过外科重建韧带的功能来达到韧带的平衡和稳定,如果韧带损伤面积大则需要人工韧带置换.目的:比较骼骨韧带和股骨头韧带的拉伸力学性质,为韧带缝合和研制人工韧带材料提供生物力学参数.设计、时间及地点:观察性实验,于2007-08-12/15在吉林大学力学实验中心完成.材料:髂股韧带和股骨头韧带各20个试样,长16 mm、宽8 mm、厚1.6～1.8 mm,由白求恩医科大学解剖教研室提供.方法:将标本两端装夹于软组织夹具中,夹具装夹于电子万能试验机上、下夹头内,驱动机器,以5 mm/min的速度对试样施加载荷,直至断裂.主要观察指标:标本的最大载荷、最大应力、最大应变和应力-应变曲线.结果:髂骨韧带组最大载荷为(240.40±29.81)N,最大应力为(17.65±2.26)MPa,最大应变为(16.44±2.48)%,弹性模量为(264.6±27.3)MPa;股骨头韧带组最大载衙为(216.15±20.00)N,最大应力为(15.88±1.47)MPa,最大应变为(14.40±1.28)%,弹性模量为(252.8±23.0)MPa.股骨头韧带的拉伸最大载荷、最大应力、最大应变、弹性模量小于髂骨韧带(P<0.05).结论:髂骨韧带各项力学性能指标显著大于股骨头韧带.     

正常国人升主动脉、腹主动脉、肾动脉血管的松弛函数及力学性质

背景:主动脉损伤都需要进行吻接修复。国内外学者对主动脉血管的粘弹性力学性质已作了一些研究。作者未检索到关于人主动脉单向拉伸破坏实验及构建松弛函数的报道。目的:对正常国人急性外伤致死的成人新鲜尸体升主动脉、腹主动脉、肾动脉进行一维拉伸试验,测量分析血管的力学性质。设计、时间及地点:以函数为描述方式的对比分析,实验于2007-08-10/20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因急性外伤至死的5具男性尸体的升主动脉、腹主动脉、肾动脉,由白求恩医科大学解剖教研室提供,年龄23～30岁。方法:死后1h之内解剖取死者出升主动脉、腹主动脉、肾动脉,将标本沿纵向切成长25mm的试样共26个。以一维拉伸的方法对升主动脉、腹主动脉、肾动脉进行拉伸实验。在模拟正常人体温在(36.5±0.5)℃的温度场下进行,以20mm/min的速度对试样施加拉应力,试样破坏后,计算机自动输出应力-应变曲线和数据。主要观察指标:①升主动脉、腹主动脉、肾动脉一维拉伸实验结果。②升主动脉、腹主动脉、肾动脉一维拉伸实验中的应力-应变关系。③升主动脉、腹主动脉、肾动脉松弛函数构建。结果:①拉伸实验结果显示,肾动脉的破坏应力大于腹主动脉和升主动脉(P<0.05),腹主动脉的伸长比和应变大于肾动脉和升主动脉(P<0.05)。②应力松弛蠕变试验结果表明:肾动脉和腹主动脉7200s应力松弛量比较接近,升主动脉7200s应力松弛量小于腹主动脉和肾动脉,差异显著(P<0.05)。腹主动脉7200s蠕变量大于肾动脉大于升主动脉,差异显著(P<0.05)。根据冯元桢教授的准线性理论得出升主动脉、腹主动脉、肾动脉松弛函数κ(λt)=G(t)T(e)(λ)的表达式。结论:肾动脉的最大应力大于腹主动脉及升主动脉,腹主动脉伸长比和应变大于肾动脉及升主动脉。主动脉升部、腹部、肾部随其生理解剖位置不同具有不同的力学性质。     

膝骨关节炎模型内侧副韧带的生物力学特性

背景:膝骨关节炎多由力学和理化因素导致软骨基质退变而引起。目前对发病的理化因素和软骨基质的退变研究较多,力学研究较少。目的:观察兔膝骨关节炎模型内侧副韧带拉伸力学性质的改变。方法:左后肢伸直位石膏固定制动法建立兔模型。在BoseElectroForce3300疲劳试验机上对正常对照组和模型组各6个试样进行拉伸实验。拉伸实验的速度为5mm/min,计算机每0.1s自动记录一个数据,直到将试样拉断。结果与结论:正常对照组最大应力为(17.92±3.18)MPa,最大应变为(10.7±2.07)%,最大位移为(2.76±0.37)mm,弹性模量(316.19±74.55)MPa;模型组最大应力为(11.34±1.05)MPa,最大应变为(7.97±1.65)%,最大位移为(2.08±0.31)mm,弹性模量(279.77±33.91)MPa。正常对照组各项拉伸性能指标显著大于模型组(P<0.05)。提示膝骨关节炎对膝关节韧带的生物力学特性具有一定影响。     

以函数为描述方式观察实验动物臂丛神经的应力松弛特性

背景:臂丛神经损伤缝合吻接有必要了解臂丛神经应力松弛力学特性.以往的研究多以臂丛神经的单项拉伸力学性质研究居多,关于臂从神经应力松弛、蠕变黏弹性力学性质的报道较少.目的:以函数为描述方式观察分析实验动物臂从神经的应力松弛力学特性,为临床提供实验参数.设计、时间与地点:以函数为描述方式的单因素观察性实验,于2007-03-01/10在吉林大学力学实验中心完成.材料:雄性6月龄SD大鼠由长春市高新医学动物实验中心提供.方法:在日本岛津电子万能试验机上对大鼠臂丛神经进行应力松弛实验,应变增加速度为1%/s,设定时间为7200s,采集100个实验数据,以一元线性回归分析的方法处理实验数据.主要观察指标:应力松弛数据和曲线,应力与时间的变化规律.结果:实验动物臂丛神经试样7 200 s应力松弛量为0.316 MPa.应力松弛曲线是以对数关系变化的,应力松弛最初600 s变化较快,之后应力缓慢下降,达到7 200s曲线基本平衡.结论:应力松弛曲线是以对数关系变化的,臂从神经具有黏弹性力学特性.