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不同压缩条件下关节软骨的回弹力学性能
背景:研究关节软骨的回弹性能对人的作息以及和人工软骨回弹性能的匹配度等都具有很大的参考意义.目的:分析不同载荷和不同时间下关节软骨回弹的微观力学性能.方法:运用MTF-100拉力机对涂有示踪剂的猪软骨试件进行压缩,用其附带的CCD对软骨压缩和回弹状态进行拍照记录,采用数字图像相关技术进行图像处理.结果与结论:①回弹时软骨浅表层回弹的应变减少幅度大,中间层次之,深层小,分别从20%、10%、6%左右降到3%所用的时间相似;②回弹时间越长,软骨不同层区的应变变化越缓慢,但终应变会小于1%;③相同层区不同压缩载荷作用下,在回弹初期,载荷越大,软骨回弹应变变化越快;在回弹后期,载荷越小,回弹应变变化越快;④相同层区不同持续压缩时间和载荷的影响相似;⑤从实验数据看,关节软骨90%左右的回弹主要集中在前15 min左右.关节软骨不同层区的力学回弹性能与其加载载荷和加载持续时间都有密切的相关性,载荷和压缩时间的增加都会对回弹产生不利的影响.从回弹后期数据说明经过一定的时间基本能回弹到压缩前的状态.
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滚压载荷下有无缺损关节软骨的力学性能研究
背景:膝关节是人体运动的主要承重组织,也是临床上疾病的好发部位.滚压负载对膝关节软骨组织的生理、病理有较大影响,但目前对此研究较少.目的:通过新的滚压装置在控制不同的滚压速率、压缩量,在滚压次数大为150次的连续加载下研究完整与缺损软骨的力学性能.方法:首先制备完整与缺损猪关节软骨试样,通过滚压装置控制不同的载荷条件.以非接触数字相关技术进行图像采集,观察滚压条件下完整及缺损软骨不同层区的应变情况.结果与结论:滚压载荷下,不管是完整软骨还是缺损软骨,都是浅表层区应变大,深层区小,中间层位于二者之间.软骨缺损附近的各层应变较完整软骨更大.随着压缩量的增加,缺损软骨在连续滚压载荷下缺损附近的应变变化也较大.滚压速率越大,到达大稳定的应变也越快.提示不同滚压速率、不同压缩量和缺损都会影响膝关节软骨组织的力学性能,也使得软骨不同层区的力学性能表现不同.软骨缺损导致滚压载荷下软骨组织的变形增大,这可能会进一步加重软骨的损伤.
