高G环境下大鼠胫骨的力学性能

背景:随着中国航天事业的发展,飞行员面临承受高G力学环境,这种环境会对飞行员骨骼造成严重影响。而胫骨作为最容易发生骨折的骨骼之一,目前对极端力学环境下胫骨生物力学研究较少。目的:通过高G离心加载装置制作动物模型,探究不同高G力学环境对大鼠生长发育和胫骨力学性能的影响。方法:取解放军军事医学科学院实验动物中心提供的雄性Wistar大鼠,通过高G离心加载装置设置悬臂以不同的转速和加速度运行模拟高G环境,并制作动物模型。每周称量大鼠体质量。取大鼠左侧胫骨进行三点弯曲实验,计算胫骨挠度、弹性模量、极限载荷;右侧胫骨进行蠕变实验,在胫骨中段皮质骨表面施加恒定应力并保持3600 s,观察其蠕变应变变化。实验已由天津理工大学动物伦理委员会批准。结果与结论:高G环境会影响大鼠正常生长发育,抑制体质量增长并降低了大鼠胫骨的力学性能,使胫骨的极限挠度分别下降了8.1%,12.2%,37.8%,51.4%;极限载荷分别下降了16%,9%,25.2%,29%。说明极端高G环境会对大鼠产生严重的负面作用。     

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。