人体小腿肌腱生物材料力学特征实验研究

目的:人体小腿肌腱损伤后的防治、修复、人工材料替换等需要大量的生物材料力学特征方面的实验数据作为其参考依据。方法:使用德国产Zwick万能材料实验机,对小腿9种72条成人新鲜小腿肌腱进行"一维拉伸破坏试验",并对实验数据进行统计学处理。结果:(1)当应变为0-5%范围时,形变随拉伸应力改变较小,属于曲线的"坡脚区";当应变为8%-16%范围时,应力随应变增大而增大,属于曲线的"直线区";当应变达到20%左右时,拉伸应力则随应变增大而减小。(2)小腿肌腱之间极限应变没有显著性差异;跟腱极限应力明显小于趾长伸肌腱、趾长屈肌腱、拇长伸肌腱与拇长伸肌腱(P<0.05)。(3)部分小腿肌腱之间拉伸刚度与弹性模量有显著性差异(P<0.05)。结论:(1)小腿肌腱与前臂肌腱均是以规则致密结缔组织为主构成,故其"应力—应变曲线"也呈现基本相同的特征。(2)从小腿各肌腱极限应变指标对比结果差异不明显可以推断小腿肌腱抵抗最大负荷的能力基本相同;跟腱由于其截面积大,应力呈现分散现象,故极限应力最小。(3)跟腱的拉伸刚度较大,从生物材料上保证其能够承受踝关节完成高频率、大强度、较大运动幅度的背屈运动。(4)肌腹强大的肌腱主要通过肌肉收缩力使其产生弹性变形,而肌腹较小的肌腱主要通过自身弹性变形满足承担功能的需要。

人体膝关节交叉韧带生物材料力学特征实验研究

目的:通过对膝关节交叉韧带进行生物材料力学的实验研究,为分析其损伤机理、防治、修复、人工材料置换等提供依据。方法:取膝关节无病变,年龄在25～35岁之间的成年男性左、右膝关节前交叉韧带(ACL)与后交叉韧带(PCL),共计24条。将ACL分为前内束(AMB)与后外束(PLB),PCL分为前外束(ALB)与后内束(PMB),并进行冰冻切片,制作标准试件后,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"与"应力松弛试验"。实验数据经统计学处理,进行:1)左、右ACL与PCL相同各部分之间比较;2)ACL各部分之间比较;3)PCL各部分之间比较;4)ACL各部分与PCL各部分之间比较。结果:1)左、右膝关节ACL、PCL各部分之间比较均没有显著性差异;2)1s应力松弛率PMB最大,其次为PLB、ALB、AMB;100s应力松弛率PMB最大,其次为PLB、AMB、ALB,比较结果均呈高度显著性差异(P<0.01);3)在被拉伸至2%时,AMB显著性大于PLB(P<0.05);在被拉伸至4%时,ALB显著性大于AMB(P<0.05);ALB高度显著性大于PLB(P<0.01);在被拉伸至6%和8%时,ALB显著性大于AMB(P<0.05);4)ACL与PCL各部分的拉伸刚度、弹性模量、破坏应力3项指标没有显著性差异(P>0.05);5)PLB与PMB破坏应变显著性大于AMB与ALB(P<0.05)。结论:1)人类膝关节ACL与PCL生物材料力学特征没有侧别差异;2)PMB与PLB的粘性较大,屈曲性较强,具有较好调整负荷的能力,是运动损伤不易发生的材料学原因之一;3)AMB在被拉伸的初始阶段对载荷反应较强,ALB随着材料的被拉伸长度的增加,对负荷的反应呈现逐渐增强的现象;4)由于ACL与PCL来源相同、组织结构相似,故其材料力学特征相同,在生理受力范围内,其抗拉伸能力差异不大。

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。

运动鞋的一般特性及生物力学分析

为分析常见运动鞋的一般特性及运动生物力学分析对运动鞋设计、性能检测等的作用,以球类运动鞋和田径运动鞋为例,对常见运动鞋的结构、使用材料等进行总结;通过一般性和特殊性两方面,对常见运动.鞋基本特性分别进行阐述;总结了常见运动鞋结构设计、性能和质量检测、定制化设计等领域中运动生物力学所起到的作用等。以期可以为体育领域、运动鞋设计领域提供参考借鉴。

浅谈我国生物力学的研究近况(综述)

对我国生物力学的研究近况进行了简略介绍 涉及以下内容 :生物材料力学、生物流体力学、细胞微观力学、康复工程力学、运动系统力学。

茶树新梢力学试验机的研制

一种微型生物材料力学试验机已经研制成功，这种试验机不仅能准确测定茶树新梢的材料力学参数，从而为研制新型选择性采茶机以及改进现有采茶机的性能提供了重要条件；而且换用适当的夹持装置，还可用来测定其它植物性材料的多种力学参数。

时效处理对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr医用钛合金Young's模量和力学性能的影响

研究了Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr医用钛合金时效处理对Young's模量和力学性能的影响.实验结果表明:在采用的热处理区间,合金的Young's模量具有组织敏感性.对于具有(α+β)、(α+β+ω)和(β+ω)组织的合金,Young's模量的增加总是伴随着强度和硬度的提高以及塑性的降低.对于具有(β+ω)组织的合金,由于其强度低、模量高和塑性差而不适合作为生物材料.对于具有(α+β)组织的合金,各相体积含量是影响模量和力学性能的主要因素.