当前位置:主页 > 医学论文 > 外科论文 >

幼年和成年关节软骨的准静态力学性能和棘轮性能研究

发布时间:2018-03-19 03:02

  本文选题:关节软骨 切入点:幼年和成年 出处:《天津理工大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:骨关节炎是一种退行性疾病,主要表现为进行性破坏的关节软骨,软骨下骨增厚,骨赘形成和滑膜炎症,尽管是所有因素的联合影响,关节软骨破坏被认为是骨关节炎发病机制的主要中介。关节软骨覆盖在膝盖关节的末端,支持和分配关节表面的负载和压力,在运动中起到减缓震动的作用。关节软骨的成熟是后天发展的过程,用以适应关节表面特定位置生物力学的需求,一般软骨在生长和发育过程中形态上发生变化进一步达到成熟,同时机械疲劳是生长过程中造成骨关节炎的主要原因。因此,研究成年和幼年关节软骨的动态和静态机械性能对关节软骨疾病的预测和治疗有重要作用,并能够为人工软骨的制造提供依据。本文采用一个月和八个月猪的新鲜关节软骨制备了幼年组和成年组的实验模型,测试了它们在准静态压缩载荷下的蠕变、率相关性能以及动态压缩下的棘轮行为。同时,借助非接触式数字图像技术研究了幼年和成年猪关节软骨不同层区的力学行为。实验研究发现,随着施加应力的增加,幼年组软骨和成年组软骨蠕变应变的累积速率明显增快,并且幼年组软骨的蠕变速率明显大于成年组软骨蠕变速率,二者之间的差距随着施加应力的增加而增加;幼年组软骨各个层区的蠕变应变和蠕变速率均高于成年组软骨蠕变应变和蠕变速率,在浅表层二者之间的差距最大,中间层弱之,在深层区二者的差距并不明显,并且随着应力增大这种现象更加明显;成年软骨和幼年软骨有着各自的率相关性,加载过程中成年组软骨的弹性模量高于幼年组软骨的弹性模量。比较幼年组软骨和成年组软骨的棘轮行为发现,相同圈数、应力幅值和加载率下,幼年组软骨的高于成年组软骨的棘轮应变,循环加载初期二者差异比较明显,并且应力幅值的改变对成年软骨和幼年软骨棘轮行为的差异影响很大。通过完成蠕变、蠕变-恢复和保持时间对循环加载影响的实验,研究了静态与动态载荷结合下关节软骨的力学行为。结果发现,蠕变越久,应变越大,在一定时间恢复之后仍然存在不可逆的变形;幅值越大关节软骨棘轮应变积累越迅速;随波峰和波谷保持时间的增加,关节软骨棘轮应变速率加快;蠕变预加载使软骨强化,有效地改善了关节软骨抵抗棘轮变形的能力,蠕变后恢复会减弱这种强化作用。
[Abstract]:Osteoarthritis is a degenerative disease characterized by progressive destruction of articular cartilage, thickening of subchondral bone, osteophyte formation and synovitis, although it is a combination of all factors. Articular cartilage destruction is thought to be the main mediator of the pathogenesis of osteoarthritis. Articular cartilage covers the end of the knee joint and supports and distributes the load and pressure on the surface of the joint. The maturation of articular cartilage is a process of acquired development to meet the requirements of biomechanics at specific positions on the surface of the joint. During the growth and development of cartilage, the morphological changes have further matured, and mechanical fatigue is the main cause of osteoarthritis during growth. The study of the dynamic and static mechanical properties of adult and juvenile articular cartilage plays an important role in the prediction and treatment of articular cartilage diseases. The experimental models of juvenile and adult groups were prepared by using the fresh articular cartilage of one and eight months-old pigs, and their creep under quasi-static compression load was tested. Rate-dependent properties and ratchet behavior under dynamic compression. At the same time, the mechanical behavior of different layers of articular cartilage in young and adult pigs was studied by means of contactless digital image technique. The creep strain accumulation rate of cartilage in juvenile group and adult group increased obviously, and the creep rate of cartilage in juvenile group was higher than that in adult group, and the gap between them increased with the increase of applied stress. The creep strain and creep rate of each layer of cartilage in juvenile group were higher than that in adult group. The difference between them was the biggest in shallow surface layer, the weak in middle layer, and the difference was not obvious in deep layer. And with the increase of stress, the phenomenon is more obvious; the adult cartilage and juvenile cartilage have their own rate correlation, The elastic modulus of cartilage in adult group was higher than that in young group during loading. The ratchet behavior of cartilage in juvenile group and adult group was compared. The ratchet strain of juvenile cartilage is higher than that of adult cartilage, the difference between them is obvious at the beginning of cyclic loading, and the change of stress amplitude has great influence on the ratchet behavior of adult cartilage and juvenile cartilage. The effect of creep-recovery time and retention time on cyclic loading is studied. The mechanical behavior of articular cartilage under static and dynamic loading is studied. The results show that the longer the creep is, the greater the strain is. There is still irreversible deformation after a certain time recovery; the larger the amplitude, the faster the strain accumulation of articular cartilage ratchet; with the increase of wave peak and trough holding time, the strain rate of articular cartilage ratchet is accelerated, and the cartilage is strengthened by creep preloading. The ability of articular cartilage to resist ratchet deformation is improved effectively.
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R684.3;R318.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李德达,李世民,尚天裕;关节软骨愈合和再生研究的现代进展(一)[J];中国骨伤;2001年08期

2 王序全;转化生长因子-β与关节软骨[J];重庆医学;2005年07期

3 刘玉刚;初同伟;周跃;钱奕明;付建军;;幼年新西兰白兔损伤关节软骨再生相关基因的鉴定与分析[J];重庆医学;2008年10期

4 王祖玉;蒋青;;运动对关节软骨的影响[J];中国运动医学杂志;2009年06期

5 吴几恺;张均一;谢绛利;李振宇;;6—8 关于关节软骨力学性质的研究[J];医学物理;1987年Z1期

6 解志杰,许建中;关节软骨的结构和代谢与年龄相关的变化[J];中华老年医学杂志;2000年05期

7 李德达,李世民,尚天裕;关节软骨愈合和再生研究的现代进展(二)[J];中国骨伤;2001年09期

8 孟维春,董启榕;关节软骨压缩特性的实验研究[J];医用生物力学;2003年01期

9 张洪斌;关节软骨的损伤与修复[J];中国临床康复;2004年02期

10 朱宝林,亓建洪,于连祥;关节软骨磁共振研究进展[J];泰山医学院学报;2004年02期

相关会议论文 前10条

1 胡声宇;左汝铎;钱玲玲;王克宁;;关节软骨的立体结构研究[A];2002年第9届全国运动医学学术会议论文摘要汇编[C];2002年

2 孟令图;易桂莲;马连华;;关节软骨三相模型的数值模拟[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年

3 王志钢;马信龙;;失应力条件后恢复应力作用下关节软骨的变化特点[A];第十三届全国中西医结合骨伤科学术研讨会论文集[C];2005年

4 高丽兰;张春秋;史津平;;关节软骨的非线性粘弹性松弛模型[A];第十届全国生物力学学术会议暨第十二届全国生物流变学学术会议论文摘要汇编[C];2012年

5 鲍岩;张春秋;刘海英;李江;张述卿;;压缩载荷下关节软骨修复区机械力学特性的研究[A];第十届全国生物力学学术会议暨第十二届全国生物流变学学术会议论文摘要汇编[C];2012年

6 许可;马信龙;;失应力条件下关节软骨的变化特点[A];第十三届全国中西医结合骨伤科学术研讨会论文集[C];2005年

7 刘玉刚;初同伟;;应用抑制性差减杂交技术克隆幼年兔损伤关节软骨再生相关基因[A];第七届全国创伤学术会议暨2009海峡两岸创伤医学论坛论文汇编[C];2009年

8 张文光;邱郡;王成焘;;关节软骨及其仿生设计[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年

9 邢时通;王丹;石麒麟;武中庆;钟建明;;平衡消肿灌洗液对关节软骨影响的实验研究[A];2007年浙江省医学会骨科学学术会议暨浙江省抗癌协会骨软肿瘤学术会议论文汇编[C];2007年

10 肖朋朋;高丽兰;门玉涛;张春秋;;关节软骨在滑动载荷作用下力学行为的模拟[A];第十届全国生物力学学术会议暨第十二届全国生物流变学学术会议论文摘要汇编[C];2012年

相关重要报纸文章 前10条

1 专家:北京体育大学运动人体科学学院教授 张一民 记者 李鹏;长时间玩手机磨平关节软骨?[N];北京科技报;2012年

2 北京大学人民医院关节病诊疗研究中心 李儒军 林剑浩;关节软骨 拿什么修复你[N];健康报;2014年

3 衣晓峰 靳万庆;半月板损伤易使关节软骨“遭殃”[N];中国中医药报;2006年

4 吕伟 衣晓峰;半月板损伤 关节软骨“遭殃”[N];健康报;2006年

5 钱毅;个体化人工关节软骨用于临床[N];中国医药报;2002年

6 本报记者 吴玲娟;快给关节软骨“减负”[N];保健时报;2005年

7 仇逸 陈祖亮;上海组织器官复制研究国际领先[N];中国医药报;2001年

8 艾平;服天然骨胶可防关节炎致残[N];大众科技报;2000年

9 黄遂柱;半月板损伤 关节软骨“遭殃”[N];家庭医生报;2006年

10 顾德宁;“好好休息”有利于早日康复吗[N];新华日报;2006年

相关博士学位论文 前10条

1 罗自维;力生长因子参与兔关节软骨原位再生修复的实验研究[D];重庆大学;2015年

2 陈凯;仿生关节软骨的生物力学特性及其生物摩擦学研究[D];中国矿业大学;2015年

3 杨朝湘;猪膝骨性关节炎模型的3.0T磁共振T1ρ和T2 mapping成像研究[D];南方医科大学;2015年

4 张哲;优化递送FGF2促进关节软骨修复的基础研究[D];北京协和医学院;2015年

5 李佳;补肾中药调控骨髓间充质细胞BMP2/BMP4信号通路防治关节软骨退变的机制[D];辽宁中医药大学;2015年

6 冬冬;膝骨关节炎MRI半定量评估及软骨T2 mapping、T1ρ定量成像的应用研究[D];吉林大学;2016年

7 孙安玉;关节软骨生物力学特性的超声测量方法研究[D];浙江大学;2015年

8 包家鹏;Vaspin在骨性关节炎中的作用及其机制研究[D];浙江大学;2016年

9 黄恺;脱氢表雄酮对兔骨关节炎关节软骨形态学改善作用机制的研究[D];浙江大学;2016年

10 宗敏;基于磁共振多模态影像监测关节软骨变化的定性及定量研究[D];南京医科大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 王龙韬;滚压载荷下软骨传质行为的研究[D];天津理工大学;2015年

2 寇博;核磁共振T2-star-mapping成像软骨定量分析在膝关节骨性关节炎诊断中的临床应用研究[D];宁夏医科大学;2015年

3 刘红杰;健步通络熏蒸液对兔膝骨性关节炎关节软骨影响的实验研究[D];甘肃中医药大学(原名:甘肃中医学院);2015年

4 李翱翔;温度敏感性瞬时受体通道M4在人类膝关节软骨退变中的表达及意义[D];山西医科大学;2015年

5 梁青福;关节软骨下骨缺损植入不同填充物对关节软骨早期组织形态的影响[D];新疆医科大学;2016年

6 贾昊若;上皮生长因子受体信号对维持表层关节软骨及抑制骨关节炎进展的作用[D];石河子大学;2016年

7 金梅;正常踝关节软骨厚度的低场MRI测量研究[D];重庆医科大学;2016年

8 钟立森;磁共振成像对基质诱导的自体软骨细胞移植术后移植软骨的临床和动物实验研究[D];中国人民解放军医学院;2016年

9 杨绿林;核磁共振T2-star-mapping成像软骨定量分析与γ-glutamyl carboxylase在膝骨性关节炎病情评估中的相关性研究[D];宁夏医科大学;2016年

10 徐立岩;制动和PTH对动物关节软骨自我修复能力的影响研究[D];天津医科大学;2016年



本文编号:1632509

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/yixuelunwen/waikelunwen/1632509.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户a6f7d***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com