人体内、外侧半月板生物材料力学特征及比较的实验研究

目的:通过对人体膝关节内侧半月板与外侧半月板多部位、多切面的力学实验,研究其生物材料力学的特征,对比其差异,有助于分析该结构发生损伤的机理,为损伤后的治疗、修复、人工材料置换等提供实验参考依据。方法:取右侧膝关节无病变,年龄在20～45岁之间的成年男性内、外侧半月板各6块。将半月板分为前角、体部和后角3部分,再对前角与后角进行水平面、额状面冰冻切片,体部进行水平面、矢状面冰冻切片,制作成标准试件。使用上海大学力学实验中心"生物材料力学性能测试系统"完成"一维拉伸试验"和"应力松弛试验"。实验数据经统计学处理,进行:1)内、外侧半月板前角额状面及水平面比较;2)内、外侧半月板后角额状面及水平面比较;3)内、外侧半月板体部矢状面及水平面比较。结果:1)内、外侧半月板瞬时弹性响应比较,前者的前、后角均显著大于后者,前者的体部显著小于后者(P≤0.05);2)内、外侧半月板各部位、各切面应力松弛率比较均无显著性差异(P>0.05);3)外侧半月板不同部位、不同切面中有4项抗拉伸能力指标显著低于内侧半月板(P≤0.05)。结论:1)外侧半月板前角与后角、内侧半月板体部粘弹性较差,抵抗瞬时外力的能力较弱,从生物材料的角度看可能在承受突然较强的负荷时容易发生损伤;2)内、外侧半月板各部位、各切面调整负荷的能力基本相同,运动时若注意关节运动幅度适度、准备活动充分,应能够避免因负荷不均造成的损伤;3)外侧半月板较内侧半月板抗拉伸能力弱,可能是其急慢性损伤更为多见的生物材料力学原因之一。