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骨质疏松动物模型治疗的黏弹性实验研究
研究了正常大鼠去势所致骨质疏松大鼠和以电针、灸法、雌激素、电针加雌激素、灸法加雌激素治疗组大鼠骨的压缩、应力松弛、蠕变等力学性质.选用280～320g,4～5月龄Wistar雌性大鼠50只,随机分为正常对照组8只,骨质疏松模型组7只,电针治疗组7只,灸法治疗组7只,雌激素治疗组7只,电针加雌激素治疗组7只,灸法加雌激素治疗组7只,对实验组大鼠于0周摘除其卵巢.各组大鼠饲养40周后,以腹主动脉放血法处死大鼠.取大鼠胫骨进行压缩应力松弛、蠕变实验,得出各组大鼠胫骨应力松弛、蠕变数据和曲线,以三参数模型进行处理,拟合应力松弛、蠕变曲线,得出了各组应力松弛、蠕变方程.结果表明,正常组和治疗组7200s应力松弛量和蠕变量大于模型组(P＜0.05).
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髂股韧带与股骨头韧带黏弹性实验研究
目的 研究新鲜成人尸体髋关节髂股韧带和股骨头韧带的黏弹性力学性质,为临床提供生物力学参数.方法 取正常国人髂股韧带和股骨头韧带各10个试样进行应力松弛、蠕变实验.结果 得出了应力松弛、蠕变实验曲线,以回归分析的方法处理实验数据,得出了回归系数.结论 髂股韧带7200s应力松弛蠕变量显著大于股骨头韧带.
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模拟失重雄性大鼠L4椎骨黏弹性实验研究
目的 研究失重对大鼠承重骨流变特性的影响,为航天医学研究失重对动物椎骨流变学参数改变提供实验依据.方法 30只雄性大鼠,随机分为正常对照组15只和头低位30°尾吊组(模型组)15只.实验第42天时取两组动物L<,4>椎骨进行压缩应力松弛、蠕变实验,得出大鼠L<,4>椎骨压缩应力松弛、蠕变数据和曲线,以一元线性回归分析方法 计算回归系数和归一化应力松弛函数及蠕变函数表达式.结果 模型组大鼠L<,4>椎骨应力松弛、蠕变量低于正常对照组(P<0.05).
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肩髋膝关节软骨生物力学特性
研究了正常国人急性外伤致死的成人新鲜尸体肩髋膝关节软骨的力学性质.以一维拉伸的方法得出了肩髋膝关节软骨的破坏载荷、伸长比、Lagrange应力、Cauchy应变等.用小二乘法对拉伸实验数据进行拟合,得出了肩髋膝关节的应力-应变关系表达式和应力-应变曲线;对肩髋膝关节软骨进行一维拉伸应力松弛实验,得出了应力松弛以及归一化后应力松弛函数数据和曲线,应用小二乘法得出了肩髋膝关节的G(t).并对实验结果进行分析讨论.
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前交叉韧带粘弹性特性的实验研究
目的 探讨前交叉韧带的力学性能和粘弹性行为与时间的变化规律,为研究人工韧带提供生物力学参数.方法 对正常国人新鲜尸体膝关节前交叉韧带进行系统的拉伸、应力松驰、蠕变实验,得出大载荷、强度极限、大应变、弹性模量等;还得出了应力松驰、蠕变实验数据和曲线,归一化应力松驰函数、蠕变函数数据和曲线,并得到7200s时的蠕变量和应力松驰量.结果 ①前交叉韧带在实验中表现出典型的松弛、蠕变现象,说明其粘弹性性质在膝关节运动中起着重要的缓冲作用.②初600s时应力应变的变化幅度较大,之后应力缓慢下降,应变缓慢上升,前交叉韧带7200s时应力松弛量1.05Mp,蠕变量为6.82%.结论 前交叉韧带具有良好的粘弹性力学性质,其粘弹性力学行为是为了适应其所在解剖部位的功能需要.
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肋软骨生物力学性能研究
目的 测定两性不同年龄段肋软骨力学性能,为临床上预测整形后的效果,选取佳的手术时机提供理论依据.方法 取5～25岁之间行耳廓再造术后的剩余肋软骨,将其按年龄、性别共分为六组,对不同组肋软骨的拉伸强度、应力-应变、蠕变和应力松弛力学性能进行测试,并对结果进行统计学分析处理.结果 儿童组肋软骨的各项生物力学性能均明显优于青年组和成人组,而三组中青年组力学性能为差.结论 利用肋软骨进行耳廓再造整形手术时,应优先考虑在儿童期进行手术.
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玻璃离子水门汀弹性系数与粘弹性实验研究
引言玻璃离子水门汀,自1975年在欧洲应用于临床以来,其组成和性能得到很大改进,已有众多的品种应用于临床.
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人颅骨粘弹性的分数阶模型研究
利用Riemann_Liouville的分数阶微积分算子及理论,将标准的整数阶St.Venant力学模型推广至它的分数阶形式;根据Boltzmann迭加原理,应用离散化求逆Laplace变换的方法以及H_Fox函数,得出了分数阶St.Venant模型的应力松弛函数和蠕变函数的解析表达式,并分别与现有的人颅骨粘弹性实验数据相拟合.结果表明,分数阶的St.Venant模型比标准的整数阶St.Venant模型能够更有效地刻画人颅骨的粘弹性的应力～应变本构特性.
关键词： 粘弹性 分数阶St.Venant模型 分数阶微积分 应力松弛 蠕变 -
正常国人腰间盘纤维软骨粘弹性实验研究
研究了正常国人急性外伤致死的成人新鲜尸体10个腰间盘L3-4、L4-5纤维软骨的力学性质.以一维拉伸的方法得出了L3-4、L4-5腰间盘纤维软骨的破坏载荷、伸长比、Lagrange张应力、Lagrange张应变等数据.以多项式,用回归分析方法得出椎间盘L3-4、L4-5纤维软骨的应力-应变关系表达式及应力-应变曲线.还对椎间盘L3-4、L4-5纤维软骨进行拉伸应力松弛、蠕变实验.得出了椎间盘L3-4、L4-5纤维软骨的归一化应力松弛函数、蠕变函数G(t)、J(t)表达式.以冯元桢教授的软组织大变形准线性理论,构建了L3-4、L4-5椎间盘纤维软骨的松弛函数K(λ,t)=G(t)T(e)(λ)的表达式,对实验结果进行分析讨论.
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扩张皮肤移植后的生物力学特性
对狗背部扩张后和相应对照侧的皮肤软组织在移植后的不同阶段,分别进行应力-应变、应力松弛特性和极限抗拉强度实验.在移植后的短时期内,扩张组的力学性能相对于其对照组发生较大的偏离;但随着移植后恢复时间的增加,扩张组的力学性能又逐渐接近其对照组.扩张试件在移植后24周的生物力学性能基本恢复.
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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、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、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7200S应力松弛量大于高月龄组,蠕变量差异不显著.
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阴道后壁脱垂患者阴道后壁组织生物力学特征初步研究
目的 探讨阴道后壁脱垂患者阴道后壁组织的生物力学特征.方法 采用力学研究的方法,对13例绝经后阴道后擘脱垂患者的阴道后壁组织分别进行拉伸强度、应力一应变、应力松弛以及蠕变的力学性能测试.结果 按照POP-Q分期,阴道后壁脱垂Ⅱ期患者阴道后壁组织应力-应变关系优于阴道后壁脱垂Ⅲ期患者,但无显著性差异(P>0.05),阴道后壁脱垂Ⅱ期应力松弛及蠕变性能明显优于Ⅲ期,有显著性差异(P<0.01);阴道后壁组织力学性能与患者的BMI尤相关性(P>0.05);50～59岁、60～69岁和70～79岁年龄组的阴道后壁组织力学性能比较差异均无显著性(P>0.05).结论 阴道后壁脱垂患者阴道后壁组织的生物力学性能与其脱垂程度有相关性.
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模拟口腔环境下热压膜材料应力松弛性能研究
目的 探讨口腔环境对热压膜材料应力松弛性能的影响,并比较不同材料的应力松弛速率,为临床选择材料制作隐形矫治器提供参考依据.方法 分别在室温大气环境和37℃恒温水浴条件下对5种材料进行3h的应力松弛测试,比较两种测试条件下5种材料的剩余应力(％).结果 5种材料在恒温水浴中的应力衰减速率均显著高于其在室温大气环境的应力衰减速率(P＜0.01).结论 模拟口腔环境(如恒温水浴)会显著加速热压膜材料的应力衰减.
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人体胸腰椎和椎间盘的应力松弛和蠕变性试验
目的 观察年轻的新鲜尸体的胸腰椎标本的粘弹性,为临床和模型研究提供生物力学参数.方法 选择22～31岁的新鲜男性尸体,并在死亡1h内从尸体上分离出15例脊柱功能单元.采用WE-10A型万能材料测试仪进行蠕变性和松弛性试验.结果 通过胸腰椎的椎体和椎间盘的生物力学模型,推导出相应的蠕变和应力松弛方程,并对测量的和模拟有曲线进行比较.分别在前5 min和前10 min内,椎体和椎间盘的蠕变变形发生显著的变化.在应力松弛过程中,在前2 min内应力急剧降低,然后趋于平衡.结论 在开始阶段,蠕变率变化是显著的,然后逐渐下降.这表明局部脊椎内部的压力差是降低的,直到达到平衡状态.由公式得到的模拟曲线与试验中得到的曲线在很大程度上是吻合的,这表明方程是合理可靠的.
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股骨颈松质骨的应力松弛方程
背景:无论是股骨颈骨折内外固定,还是人工关节的研究都需要了解股骨颈松质骨应力松弛特性.股骨颈骨折后都需要以内固定或头固定机械进行固定治疗.目的:通过实验定量得出股骨颈应力松弛与时间的变化规律,为人工关节研究和内外固定提供黏弹性力学参数.设计、时间及地点:观察性实验,于2006-09在吉林大学力学实验中心完成.材料:股骨颁标本8个,由白求恩医科大学解剖室提供.方法:在日本岛津电子万能试验机上对股骨颈松质骨8个试样进行应力松弛实验.模拟人体体温36.5℃的温度场下进行实验,应力松弛实验的应变增加速度为50%/min.设定实验时间为7 200 s,采集100个数据以三参数模型处理实验数据.主要观察指标:应力松弛曲线,应力松弛与时间的变化规律.结果:股骨颈松质骨应力松弛,初600 s变化较快,之后应力缓慢下降,7 200 s应力松弛量为0.84 MPa.结论:应力松弛曲线是以对数关系变化的,以二参数模型建立的股骨颈松质骨应力松弛方程能真实地反映其应力松弛特性.
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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.
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股骨下端松质骨横向与纵向应力松弛特性
背景:以往的研究多以一个标本加工成二个或多个试样进行实验,且标本多以纵向取样进行应力松弛实验.目的:比较股骨下端松质骨横向和纵向取样的拉伸应力松弛特性,为临床提供股骨下端松质骨的生物力学参数.方法:正常国人男性尸体股骨标本10个,左右侧各5个,年龄20～30岁,死亡后1 h内解剖尸体取出左、右侧股骨,以生理盐水浸湿的沙布包裹标本,置于-20℃冰箱内保存.实验前取出标本,在常温下解冻,每个标本加工成长20 mm,宽20 mm,高20 mm的试样.先对10个试样进行纵向应力松弛实验,之后待试样恢复24 h后再对10个标本进行横向应力松弛实验.应力松弛实验的应变增加速度为0.5%/s,设定实验时间为7 200 s,采集100个实验数据.结果与结论:股骨下端松质骨纵向试样7 200 s应力松弛量为0.58 MPa,横向试样7 200 s应力松弛量为0.72 MPa.应力松弛曲线是以对数关系变化的.股骨下端松质骨横向7200s应力松弛量大于纵向.结果可以看出三参数模型建立的股骨下端松质骨的应力松弛方程能很好的反映股骨下端松质骨的应力松弛特性.
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骨性关节炎动物模型内侧副韧带的应力松弛
背景:韧带和其他生物软组织一样,具有黏弹性特性,其应力松弛和蠕变黏弹性特性是为适应人的生理功能需要而存在的.研究说明骨性关节炎对韧带力学性能具有一定影响.目的:比较正常和骨性关节炎动物模型内侧副韧带的应力松弛流变特性,确定骨性关节炎对内侧副韧带应力松弛特性的影响.方法:以闭合关节刻痕法复制骨性关节炎动物模型,取正常和骨性关节炎动物模型大鼠膝关节内侧副韧带各10个试样,进行应力松弛实验.应力松弛实验的应变增加速度为5%/s.设定实验时间为7 200 s,采集100个数据,观察应力松弛数据和曲线、应力与时间的变化规律,以一元线性回归分析的方法处理实验数据.结果与结论:正常组和病态组试样应力松弛初600 s变化较快,之后应力缓慢下降,正常组7 200 s应力松弛量0.47 MPa,病态组7 200 s应力松弛量0.29 MPa.模型组7 200 s应力松弛量显著低于正常组(P < 0.05),且应力松弛曲线是以对数关系变化的.说明骨性关节炎时可以使膝关节对内侧副韧带应力松弛量降低,对膝关节应力松弛特性具有一定影响.
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模拟失重雌性大鼠L5椎骨的应力松弛特点
背景:航天医学有必要了解模拟失重对雌性大鼠承重骨应力与时间的变化规律.目的:观察模拟失重对雌性大鼠承重骨应力松弛的影响,为航天医学提供模拟失重动物椎骨应力松弛数据.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2005-07/09在吉林大学力学实验中心完成.材料:6月龄雌性大鼠30只,体质量275-296 g,随机分为正常对照组、失重组各15只.方法:大鼠复制失重骨质疏松动物模型.在日本岛津电子万能试验机上对正常和失重组各10个试样进行应力松弛实验,应力松弛实验的应变增加速度为50%/min,设定时间为7 200 s,采集100个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:①应力松弛实验数据和曲线.②归一化应力松弛函数计算.结果:正常和失重组应力松弛初600 s变化较快,之后应力缓慢下降,对照组7 200 s应力松弛量为0.88 MPa,失重组7 200 s应力松弛量为0.62 MPa.结论:应力松弛曲线是以对数关系变化的,失重骨质疏松对应力松弛具有一定影响.
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三种固定器械固定胫骨骨折的应力松弛实验
背景:骨力学是生物力学的分支,研究内外固定器固定骨折后的生物力学特性是评价固定效果的重要方法之一.目的:比较3种内外固定器械固定胫骨骨折后骨的应力松弛特性.方法:模拟胫骨骨折分别以髓内钉,钢板,外固定支架进行固定.在电子万能试验机上对3组标本进行轴向压缩应力松弛实验.结果与结论:从各组内、外固定标本轴向压缩应力松弛曲线可以看出,外固定支架组7 200 s应力松弛量大于钢板和髓内钉组,但差异无显著性意义(P > 0.05).初步表明股骨颈骨折钢板固定、髓内钉固定、外固定支架固定后对骨的应力松弛特性影响基本一致.
