不同性别不同层次的肋软骨的生物力学性能研究

摘要

目的：本实验通过对不同性别、不同层次的肋软骨进行力学性能试验，力学实验包括拉伸应力-应变关系，压缩应力-应变关系、应力松弛、蠕变试验。探讨不同性别、不同层次的肋软骨其力学性能上的差异，为临床上在不同情况使用不同层次的肋软骨提供理论依据，并可预测软骨移植后的远期效果。　　方法：选取临床大于12岁的需要采取肋软骨的患者，根据性别分为男性组（15人）、女性组（9人），分别记A1（男性中央层）、A2（男性边缘层）、B1（女性中央层）、B2（女性边缘层）。取患者第七肋软骨支架雕刻后的剩余软骨，制成肋软骨中央层、边缘层不同规格的软骨块，长方形软骨块规格约为2.0cm*0.5cm*0.1cm，分边缘层、中央层，方形软骨块规格约为0.5cm*0.5cm*0.2cm，分边缘层、中央层。在AMD机上，对长方形软骨块行拉伸强度实验，方形软骨块行压缩应力-应变、蠕变、应力松弛实验。记录统计数据，进行统计分析。　　结果：1、拉伸强度　　以3N/min拉力自动垂直拉伸软骨试件，直至拉伸力度至18N，如果软骨提前断裂，记录“断裂”。A1（男性中央层）组有13例出现断裂、2例未断裂，A2（男性边缘层）组15例软骨块均未断裂，组间断裂数差异显著（p＜0.05），且A1（男性中央层）组断裂率显著高于A2（男性边缘层）组；B1（女性中央层）组有8例出现断裂、1例未断裂，B2（女性边缘层）组9例软骨块均未断裂，组间差异显著（p＜0.05），且B1（女性中央层）组断裂率显著高于B2（女性边缘层）组。　　2、应力-应变关系（压缩）　　以3N/min压缩软骨试件，直至压缩力度至18N，由此可获得应力-应变曲线，分别记录软骨材料分别承受3N、6N、9N、12N、15N、18N压力时的压缩模量（E=σ/?）。采用重复测量方差分析：男性组间不同压力下肋软骨的压缩模量水平不同（F(5,140)=121.584，p＜0.001）；不同分组间压缩模量无显著差异（F(1，28)=1.276，p=0.268）；压力与分组因素的交互效应无统计学意义（F(5,140)=2.332，p=0.073）。女性组间不同压力下肋软骨压缩模量水平不同（F(5,80)=513.066，p＜0.001）；不同分组间压缩无显著差异（F(1，16)=1.778，p=0.201）；压力与分组因素的交互效应无统计学意义（F(5，80)=1.899，p=0.168）。　　3、蠕变（压缩）　　蠕变试验中我们设定材料受到的载荷为0.1MPa，蠕变时间为2min，获得的软骨块0.5min时的应变值（l0.5min）、2min时的应变值（l2min），由此可以获得0.5min至2min内应变的改变值（Δl=l2min－l0.5min）。A1（男性中央层）、A2（男性边缘层）两组的软骨在一定时间内的蠕变量无显著差异（p＞0.05）；B1（女性中央层）、B2（女性边缘层）两组的软骨在单位时间内的蠕变量无显著差异（p＞0.05）。　　4、应力松弛（压缩）　　应力松弛中我们设定材料的初始形变为5.0%，松弛时间为2min。可分别得到软骨块0.5min时的应力值（F0.5min）、2min时受到的应力值（F2min），获得0.5min至2min的应力改变值（ΔF=F2min－F0.5min）的绝对值。A1（男性中央层）与A2（男性边缘层）0.5min至2.0min内应力松弛量差值无统计学意义（p＞0.05）；B1（女性中央层）与B2（女性边缘层）0.5min至2.0min内应力松弛量差异有统计学意义（p＜0.05），且边缘层（B2）显著高于中央层（B1）。　　结论：（1）中央层、边缘层肋软骨在拉伸试验中，中央层断裂数明显多于边缘层，表明中央层肋软骨在抗拉伸强度上较边缘层差；（2）压缩试验，不同层次不同性别的肋软骨在应力-应变试验中不同压力下肋软骨的压缩模量有显著差异（F(5,140)=121.584，p＜0.001），但组间比较无统计学差异（p＞0.05）；松弛试验中女性边缘层应力松弛量显著高于中央层（p＜0.05）。其余组间比较均无明显差异。

目录

前言

材料与方法

1 材料

1.1实验对象

1.2主要实验仪器

2 方法

2.1实验对象选择与分组

2.2实验材料制备与保存

2.3实验方法及指标观察

3 统计分析

实验结果

1 拉伸强度测试

2 应力-应变关系（压缩）

3 蠕变（压缩）

4 应力松弛（压缩）

讨论

全文总结

本实验的不足

参考文献

致谢

综述:肋软骨钙化和性别识别的研究进展

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