基于超声波与纳米压痕检测的关节软骨力学性能研究

发布时间：2024-06-30 02:44

　　关节软骨在人体骨关节运动中起到润滑、承重及分散载荷等至关重要的作用,与此同时,骨关节炎又是现阶段关节软骨发生病变的主要形式之一。因此准确评估正常关节软骨与病变关节软骨的力学性能,对于关节软骨的制备与治疗具有重要意义。对于关节软骨的力学性能而言,弹性模量最能反映关节软骨组织在骨关节运动中的基本特性,本文基于超声波与纳米压痕检测技术,主要针对关节软骨的弹性模量测试进行研究。本文分析了关节软骨的分层结构与粘弹特性,构建了考虑组织粘弹性的关节软骨分层力学模型;应用有限元仿真分析软件建立并优化了超声波在关节软骨中传播的模型,模拟了接近实际情况下的超声波在关节软骨中的传播过程;最后以猪胫骨为研究对象,基于超声波与纳米压痕检测手段,对正常与病变关节软骨分别进行了测试,得到了两种检测手段下正常与病变关节软骨的弹性模量,并进行了对比分析。本文应用有限元分析软件,建立了关节软骨的三维仿真模型,模拟了接近真实情况下的超声波在关节软骨中的传播过程,分析了15MHz、20MHz、25MHz下聚焦式超声波在正常与病变关节软骨中的回波信号。结果表明在25MHz频率下能有效分辨关节软骨的各层结构。在上述工作基础上,对...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1超声检测元件总体连接示意图

on)，无损评价NDE阶段(Non-destructiveEvaluation)和无损检测NDT阶段(Non-destructiveTesting)。目前发达国家的检测水平从NDE迈向NDT，已经形成了比较完善的评价系统，对于无损检测技术具有公认的行业规范。经过近20年的研究，基....

图1.2关节软骨分层超声检测示意图

的弹性成像技术的研究已经取得了很大进步与发展，并实现了医学领域生物组织弹性特性的非接触表征。但是，目前大多数可见成果多被发达国家垄断，并且在成像鲁棒性和分辨率方面还需要进一步提高。现如今，超声弹性成像技术在医学上有着广泛的应用，主要包括肝纤维化诊断、乳腺癌检测、甲状腺肿瘤的检测以....

图1.3皮质骨取材位置示意图

第1章绪论52016年，中国科学技术大学研究团队针对人体骨的超声定量评价以及骨质强度评价和模型展开研究[20]，分析讨论了定量超声在骨评价上的研究进展，针对皮质骨，建立了具有双收双发式超声探头的骨强度测试平台，提出评价参量识别算法；针对松质骨的骨强度给出了微观上的评价参量以及评价....

图1.5本文研究思路与内容分布示意图

吉林大学硕士学位论文82017年，来自浙江大学的方乐对传统的SHPB系统进行了改进，针对传统压杆实验测试中存在的试件两端应力无法平衡的问题提出了相应的改进措施，建立了能够精确检测例如膝关节软骨这种软组织的分离式SHPB系统。在动态力学实验测试的基础上，以3种不同年龄段的猪膝关节软....

本文编号：3998269