软骨组织无约束压缩的有限元仿真及实验研究
发布时间：2021-10-28 06:23
随着社会人口老龄化和意外导致的创伤增加,骨关节炎和关节软骨损伤发病率越来越高,严重危害人类生活健康和生活质量,给家庭和社会带来了巨大负担。而且关节软骨一旦发生损伤,很难自我痊愈。研究关节软骨结构、材料与力学性能之间的相互关系,对防治关节病、指导临床诊断和病理研究具有重要意义。同时对关节软骨修复——人工关节软骨置换和软骨组织工程材料选取和制备具有指导意义。本文首先对关节软骨无约束压缩力学进行有限元仿真分析。结合关节软骨特殊的生理构成,综合考虑关节软骨固相、液相和纤维增强相三相结构、关节软骨分层结构以及关节软骨渗透率随固体基质膨胀率变化特性,建立关节软骨纤维增强多孔弹性有限元模型。基于该模型,应用ABAQUS软件和FORTRAN语言编程嵌套,从几何模型建立、物理模型建立和求解分析等几个方面展开,通过无约束阶梯压缩实验对模型进行相关验证。揭示了关节软骨的承载机理和相关应力松弛效应,研究了各组成材料参数对关节软骨力学性能的影响。实验研究方面,改进了生物力学性能测试系统,结合数据采集系统测试了不同应变、不同应变率下生猪软骨组织无约束压缩位移—载荷及其应力松弛特性。应用MATLAB、PSI-PLO...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气体关节软骨结构示意图
提出了三相理论，建立了 AC 的机械电化学模型，该模型由不可压缩不可压缩液相和单价电离子相组成。2005 年 Wilson 等人[20]在机械电基础上，考虑忽略 AC 材料在机械力学和扩散过程研究中电解液流量子积聚始终处于平衡状态，建立了两相膨胀模型。两相膨胀模型与机模型在变形性能上相似，且这两个模型中都包含了化学膨胀应力。目前，国内关于 AC 的建模分析、研究还处于初步阶段，相关的报道3 年，重庆大学严波、刘海京等人[21]采用混合物理论两相多孔介质模型限元方法分析 AC 约束压缩问题，研究了 AC 组织应力松弛和蠕变特综上，AC 材料模型的选取很大程度上取决于所研究的具体问题。模型实，即考虑的组成部分和生理结构特性越多，则需要选取的材料参数量和复杂程度也越大。.2 软骨力学性能实验研究通常采用天然软骨组织约束性压缩实验、无约束压缩实验和压痕实验型进行对比验证，研究关节软骨生物力学性能，如图 1-2 所示。
哈尔滨工业大学全日制工程硕士学位论文工程材料与制备的传统治疗方法主要有药物治疗和手术治维持并改善关节生理功能。其中手术治疗置换。1993 年 Langer R.和 Vacanti J. P.在 STissue Engineering）的概念：应用生命科定生理功能的人工替代组织，用以修复、本原理是从自体组织内提取分离出少量种将培养一定数量的细胞移植到具有一定空收的三维组织工程支架上，再将此支架培细胞黏附、繁殖、分泌外基质的过程，最替代器官或组织。组织工程策略如图 1-3
【参考文献】：
期刊论文
[1]老年性骨关节炎的分子生物学机制及治疗展望[J]. 那键,刘艺,马克勇,刘旭东,蒋胜波,吴建,姚力,谷贵山. 中国老年学杂志. 2010(20)
[2]骨组织工程的发展趋势[J]. 崔福斋. 中国医疗器械信息. 2010(02)
[3]骨组织工程用三维支架制备的研究现状[J]. 周冠瑜,廖晓玲,赵波,邓林霞,谈立新,刘辉江,樊晋晋. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2009(06)
[4]溶剂浇铸-粒子沥滤法制备PBS/PCL组织工程支架[J]. 陈思诗,杨庆,沈新元,郯志清,彭兰兰. 东华大学学报(自然科学版). 2009(04)
[5]骨组织工程支架研究现状及面临的问题[J]. 杨春蓉. 中国组织工程研究与临床康复. 2009(08)
[6]骨性关节炎关节软骨损伤与修复的研究进展[J]. 王建华,李靖年. 中国矫形外科杂志. 2006(12)
[7]柱状分层的胶原-羟基磷灰石复合支架负载软骨细胞体外培养[J]. 卢华定,蔡道章,冯智英,吴刚,曾春,史德海,李晓峰. 中国修复重建外科杂志. 2006(02)
[8]关节软骨力学行为的数值模拟[J]. 严波,刘海京,张晓敏. 重庆大学学报(自然科学版). 2003(06)
[9]组织工程多孔支架制备技术进展[J]. 赵瑾,袁晓燕,姚康德. 化工进展. 2002(09)
[10]组织工程化软骨的应力-应变研究[J]. 王跃,杨志明,解慧琪,李胜富. 生物医学工程学杂志. 2001(02)
硕士论文
[1]组织工程骨力学性能测试装置的研制[D]. 王金雪.哈尔滨工业大学 2010
[2]健康肋软骨生物力学和组织学特性增龄化研究[D]. 郭碧云.北京工业大学 2007
本文编号：3462403
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气体关节软骨结构示意图
提出了三相理论，建立了 AC 的机械电化学模型，该模型由不可压缩不可压缩液相和单价电离子相组成。2005 年 Wilson 等人[20]在机械电基础上，考虑忽略 AC 材料在机械力学和扩散过程研究中电解液流量子积聚始终处于平衡状态，建立了两相膨胀模型。两相膨胀模型与机模型在变形性能上相似，且这两个模型中都包含了化学膨胀应力。目前，国内关于 AC 的建模分析、研究还处于初步阶段，相关的报道3 年，重庆大学严波、刘海京等人[21]采用混合物理论两相多孔介质模型限元方法分析 AC 约束压缩问题，研究了 AC 组织应力松弛和蠕变特综上，AC 材料模型的选取很大程度上取决于所研究的具体问题。模型实，即考虑的组成部分和生理结构特性越多，则需要选取的材料参数量和复杂程度也越大。.2 软骨力学性能实验研究通常采用天然软骨组织约束性压缩实验、无约束压缩实验和压痕实验型进行对比验证，研究关节软骨生物力学性能，如图 1-2 所示。
哈尔滨工业大学全日制工程硕士学位论文工程材料与制备的传统治疗方法主要有药物治疗和手术治维持并改善关节生理功能。其中手术治疗置换。1993 年 Langer R.和 Vacanti J. P.在 STissue Engineering）的概念：应用生命科定生理功能的人工替代组织，用以修复、本原理是从自体组织内提取分离出少量种将培养一定数量的细胞移植到具有一定空收的三维组织工程支架上，再将此支架培细胞黏附、繁殖、分泌外基质的过程，最替代器官或组织。组织工程策略如图 1-3
【参考文献】：
期刊论文
[1]老年性骨关节炎的分子生物学机制及治疗展望[J]. 那键,刘艺,马克勇,刘旭东,蒋胜波,吴建,姚力,谷贵山. 中国老年学杂志. 2010(20)
[2]骨组织工程的发展趋势[J]. 崔福斋. 中国医疗器械信息. 2010(02)
[3]骨组织工程用三维支架制备的研究现状[J]. 周冠瑜,廖晓玲,赵波,邓林霞,谈立新,刘辉江,樊晋晋. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2009(06)
[4]溶剂浇铸-粒子沥滤法制备PBS/PCL组织工程支架[J]. 陈思诗,杨庆,沈新元,郯志清,彭兰兰. 东华大学学报(自然科学版). 2009(04)
[5]骨组织工程支架研究现状及面临的问题[J]. 杨春蓉. 中国组织工程研究与临床康复. 2009(08)
[6]骨性关节炎关节软骨损伤与修复的研究进展[J]. 王建华,李靖年. 中国矫形外科杂志. 2006(12)
[7]柱状分层的胶原-羟基磷灰石复合支架负载软骨细胞体外培养[J]. 卢华定,蔡道章,冯智英,吴刚,曾春,史德海,李晓峰. 中国修复重建外科杂志. 2006(02)
[8]关节软骨力学行为的数值模拟[J]. 严波,刘海京,张晓敏. 重庆大学学报(自然科学版). 2003(06)
[9]组织工程多孔支架制备技术进展[J]. 赵瑾,袁晓燕,姚康德. 化工进展. 2002(09)
[10]组织工程化软骨的应力-应变研究[J]. 王跃,杨志明,解慧琪,李胜富. 生物医学工程学杂志. 2001(02)
硕士论文
[1]组织工程骨力学性能测试装置的研制[D]. 王金雪.哈尔滨工业大学 2010
[2]健康肋软骨生物力学和组织学特性增龄化研究[D]. 郭碧云.北京工业大学 2007
本文编号：3462403
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