实时动态拉伸下成人肱二头肌、肱三头肌的生物力学特性

摘要

背景:肌肉被动刚度是指导组织工程材料研发、肌肉损伤修复等的基础数据,但以往材料研发等参考的实验数据多来源于动物,有关人体骨骼肌的力学性能研究较少有报道.通过对比分析成人与猪屈伸肌的生物力学特性,为仿生材料研发等提供人体基础数据.目的:评估实时动态拉伸下成人肱二头肌、肱三头肌的生物力学特性,并与猪前腿屈肌、伸肌做比较,探讨人体材料与动物材料的生物力学差异,为仿生材料研发提供参考.方法:测试样件取自10只猪的新鲜前腿和6具人类上肢标本,沿肌肉纤维方向解剖获得猪前腿最大的屈肌、伸肌和人类肱二头肌、肱三头肌,并制备成厚10 mm、宽10 mm、长50 mm的试样进行拉伸实验,并在试样表面上标记9个点,采用光学非接触法计算标记点之间的上下距离变化用于测量应变并计算应力.结果 与结论:在拉伸过程中人体肱二头肌、肱三头肌、猪的屈肌和伸肌内部应变呈现不均匀分布;肱三头肌、肱二头肌和屈肌的柯西应力-应变曲线呈现非线性"S"型增长;伸肌的柯西应力-应变曲线呈现线性增长;当拉伸比>1.2时,在相同的应变情况下人类肌肉应力均高于猪的肌肉;方差分析F=2870.346,4种肌肉两两之间差异有显著性意义(P<0.001).在实时动态拉伸下,猪前腿最大屈、伸肌与成人肱二头肌、肱三头肌的生物力学特性差异有显著性意义.刚度由大到小依次是肱二头肌、肱三头肌、猪屈肌、猪伸肌,人类和猪的臂部屈肌刚度均大于伸肌.