检索结果-南通市图书馆

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

小分子罗丹明B在软骨不同层区内的运转研究

生物医学工程学杂志 2022年第6期39卷 1149-1157页

作者：全洲谭沿松高丽兰史艳萍李瑞欣张春秋天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学) 天津300384 天津理工大学化学化工学院天津300384 天津市口腔医院天津300041

软骨内细胞正常代谢所需的小分子营养物质和细胞生长因子等主要通过分子自由扩散进入软骨,但目前软骨内具体传质规律尚有待研究。该研究以小分子罗丹明B为示踪剂,分别建立表面、侧面和复合路径下的软骨传质模型,通过激光共聚焦显微镜对... 详细信息

软骨内细胞正常代谢所需的小分子营养物质和细胞生长因子等主要通过分子自由扩散进入软骨,但目前软骨内具体传质规律尚有待研究。该研究以小分子罗丹明B为示踪剂,分别建立表面、侧面和复合路径下的软骨传质模型,通过激光共聚焦显微镜对不同传质时间下软骨进行切片观察,分析研究小分子在软骨不同层区内的运转规律。结果表明:在表面路径下,罗丹明B在2 h内可扩散至软骨全层;随着传质时间增加,软骨全层荧光强度增强;相比于2 h,传质24 h后软骨浅表层、中层和深层的平均荧光强度分别增加了1.83倍、1.95倍和3.64倍。在侧面路径下,罗丹明B沿软骨宽度方向进行传质,分子传输距离随着传质时间的增加而增长,在传质24 h后可转运至2 mm处。在复合路径下,无论沿着软骨厚度方向还是宽度方向,其传质效果都优于表面路径和侧面路径,尤其是可以改善软骨深层的传质效果。本研究可为软骨损伤的治疗和修复提供参考。

关键词：小分子软骨不同层区传质路径

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

滚压载荷下有无缺损关节软骨的力学性能研究

中国组织工程研究 2018年第35期22卷 5631-5636页

作者：李志强高丽兰司雲朋张春秋天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津市300384 机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学) 天津市300384

背景:膝关节是人体运动的主要承重组织,也是临床上疾病的好发部位。滚压负载对膝关节软骨组织的生理、病理有较大影响,但目前对此研究较少。目的:通过新的滚压装置在控制不同的滚压速率、压缩量,在滚压次数最大为150次的连续加载下研究... 详细信息

背景:膝关节是人体运动的主要承重组织,也是临床上疾病的好发部位。滚压负载对膝关节软骨组织的生理、病理有较大影响,但目前对此研究较少。目的:通过新的滚压装置在控制不同的滚压速率、压缩量,在滚压次数最大为150次的连续加载下研究完整与缺损软骨的力学性能。方法:首先制备完整与缺损猪关节软骨试样,通过滚压装置控制不同的载荷条件。以非接触数字相关技术进行图像采集,观察滚压条件下完整及缺损软骨不同层区的应变情况。结果与结论:滚压载荷下,不管是完整软骨还是缺损软骨,都是浅表层区应变最大,深层区最小,中间层位于二者之间。软骨缺损附近的各层应变较完整软骨更大。随着压缩量的增加,缺损软骨在连续滚压载荷下缺损附近的应变变化也较大。滚压速率越大,到达最大稳定的应变也越快。提示不同滚压速率、不同压缩量和缺损都会影响膝关节软骨组织的力学性能,也使得软骨不同层区的力学性能表现不同。软骨缺损导致滚压载荷下软骨组织的变形增大,这可能会进一步加重软骨的损伤。

关键词：膝关节软骨完整缺损滚压速率压缩量应变不同层区数字化骨科软骨,关节生物力学组织工程

不同压缩速率下关节软骨力学性能的有限元模拟

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

山东大学学报（理学版） 2016年第3期51卷 34-39页

作者：秦晓怡高丽兰张慧张春秋葛洪玉刘志动天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 天津大学化工学院天津300072 天津出入境检验检疫局天津300457

通过实验与模拟结合,探究不同压缩速率下关节软骨的微观力学性能。基于纤维增强多孔弹性模型,以蛋白多糖和间隙液体为两相、用非线性弹簧单元SPRINGA替代胶原纤维的性能建立有限元模型,并由实验数据确定有限元模型相关参数,运用ABAQUS... 详细信息

通过实验与模拟结合,探究不同压缩速率下关节软骨的微观力学性能。基于纤维增强多孔弹性模型,以蛋白多糖和间隙液体为两相、用非线性弹簧单元SPRINGA替代胶原纤维的性能建立有限元模型,并由实验数据确定有限元模型相关参数,运用ABAQUS有限元分析软件对关节软骨不同层区的率相关性能进行分析。恒定压缩速率下,关节软骨浅表层应变变化最大,深层最小,中间层介于两者之间;不同压缩速率下,压缩速率越大不同层区应变变化相应越大;加载初始时,液相主要在浅表层流动,随时间持续而向中间层及深层流动,液相最大流速渗出位置也相应下移。实验基础上,建立了一个合适的纤维增强多孔弹性模型。关节软骨不同层区力学性能具有率相关性,液相在关节软骨承载机理中起重要作用,承载所造成的软骨内部液相流动有助于软骨内部营养物质的交换流通。

关键词：关节软骨压缩速率不同层区力学性能 ABAQUS

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

不同压缩条件下关节软骨的回弹力学性能

中国组织工程研究 2017年第20期21卷 3147-3151页

作者：许西凡高丽兰门玉涛董培蓓张春秋天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津理工大学机械工程学院天津市300084

背景:研究关节软骨的回弹性能对人的作息以及和人工软骨回弹性能的匹配度等都具有很大的参考意义。目的:分析不同载荷和不同时间下关节软骨回弹的微观力学性能。方法:运用MTF-100拉力机对涂有示踪剂的猪软骨试件进行压缩,用其附带的CCD... 详细信息

背景:研究关节软骨的回弹性能对人的作息以及和人工软骨回弹性能的匹配度等都具有很大的参考意义。目的:分析不同载荷和不同时间下关节软骨回弹的微观力学性能。方法:运用MTF-100拉力机对涂有示踪剂的猪软骨试件进行压缩,用其附带的CCD对软骨压缩和回弹状态进行拍照记录,采用数字图像相关技术进行图像处理。结果与结论:(1)回弹时软骨浅表层回弹的应变减少幅度最大,中间层次之,深层最小,分别从20%、10%、6%左右降到3%所用的时间相似;(2)回弹时间越长,软骨不同层区的应变变化越缓慢,但最终应变会小于1%;(3)相同层区不同压缩载荷作用下,在回弹初期,载荷越大,软骨回弹应变变化越快;在回弹后期,载荷越小,回弹应变变化越快;(4)相同层区不同持续压缩时间和载荷的影响相似;(5)从实验数据看,关节软骨90%左右的回弹主要集中在前15 min左右。关节软骨不同层区的力学回弹性能与其加载载荷和加载持续时间都有密切的相关性,载荷和压缩时间的增加都会对回弹产生不利的影响。从回弹后期数据说明经过一定的时间基本能回弹到压缩前的状态。

关键词：软骨关节生物力学弹性组织工程组织构建软骨组织工程关节软骨压缩回弹不同层区力学性能国家自然科学基金

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

关节软骨回弹力学性质实验研究及有限元仿真

关节软骨回弹力学性质实验研究及有限元仿真

作者：许西凡天津理工大学

学位级别：硕士

随着社会文明的发展,健康越来越被人们所追捧,健身运动已经成为人们生活中的一部分。但是大强度的运动很可能在不经意间造成软骨的损伤,尤其是在未经完全恢复的情况下再次运动。众所周知,关节软骨是缓冲关节负载、减小外力与关节的接触... 详细信息

随着社会文明的发展,健康越来越被人们所追捧,健身运动已经成为人们生活中的一部分。但是大强度的运动很可能在不经意间造成软骨的损伤,尤其是在未经完全恢复的情况下再次运动。众所周知,关节软骨是缓冲关节负载、减小外力与关节的接触应力、降低关节运动时的摩擦、磨损的重要支撑组织。可以说关节软骨的健康是关节运动的必要条件。因此研究软骨回弹力学性质有一定的现实意义。在此之前,研究关节软骨的种类有很多,包括关节软骨的拉伸、压缩、缺损及关节软骨的棘轮效应等,但是对关节软骨回弹的研究还未见有相应的报道。本文主要是想探究:1.利用先进的非接触式拉压机,通过不同的加载方式进行实验。而后结合数字图像相关技术及后处理的相关技术来研究对不同加载载荷及时间对关节软骨回弹力学性能的影响。2.基于关节软骨内部的纤维结构及它的固—液二相性,结合以前实验得出的一些参数,运用ABAQUS有限元分析软件对关节软骨进行简化建模,模拟出关节软骨在不同载荷、不同持续压缩时间下的回弹仿真,然后得出关节软骨回弹仿真的相关力学性能。3.结合非线性粘弹性材料的本构模型,预测回弹规律,并与实验仿真结果相对比,得出较准确的结论。结果显示在不同载荷不同压缩时间下不同层区的软骨回弹性能是不尽相同的,但是回弹的趋势是有可比性的。回弹时软骨浅表层回弹的应变变化最快,深层区最小,各层区应变分别从20%、10%、6%左右降到3%所用的时间相似;回弹时间越长,软骨不同层区回弹的应变变化越缓慢,但最终各层区应变均会小于1%。相同层区不同压缩载荷作用下,在回弹初期,载荷越大,软骨回弹应变变化越快;在回弹后期,载荷越小,回弹应变变化越快。最终载荷小的更接近压缩前的状态。相同层区不同持续压缩时间和载荷的影响相似。另外在关节软骨的有限元仿真中也对软骨回弹仿真进行了和实验相同的加载方式。从对比结果来看:仿真结果和实验结果及理论推导得出了比较吻合的变化趋势。说明了本次研究具有一定的参考意义。结果表明软骨各个层区回弹状况与其各层区的结构是具有相关性的。从数据上看,关节软骨90%左右的回弹主要集中在前十五分钟左右。关节软骨不同层区的力学回弹性能与其加载载荷和加载持续时间都有密切的相关性。且压缩时间和压缩载荷具有相似的影响效果。载荷和压缩时间的增加都会对回弹产生不利的影响。从回弹后期数据说明经过一定的时间基本能回弹到压缩前的状态。

关键词：关节软骨压缩回弹 ABAQUS 不同层区力学性能

幼年和成年关节软骨的滚压棘轮行为及多种载荷下力学性能的研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

幼年和成年关节软骨的滚压棘轮行为及多种载荷下力学性能的研究

作者：李志强天津理工大学

学位级别：硕士

关节软骨是膝关节的主要组成成分,作为人体重要的承载组织,对传递载荷、缓冲震荡起到至关重要的作用,也对处在受载荷作用的关节起着十分重要的保护作用。随着大时代的到来,膝关节软骨疾病患者呈现了年轻化的新特点。因此我们着力研究不... 详细信息

关节软骨是膝关节的主要组成成分,作为人体重要的承载组织,对传递载荷、缓冲震荡起到至关重要的作用,也对处在受载荷作用的关节起着十分重要的保护作用。随着大时代的到来,膝关节软骨疾病患者呈现了年轻化的新特点。因此我们着力研究不同年龄段的膝关节软骨的力学性能并进行差异性对比。机械疲劳是造成关节软骨损伤的主要因素,关节软骨缺损后再生能力是极为有限。所以,我们以软骨自身有无缺损及不同年龄段为实验的基本条件,对成、幼年关节软骨在滚压循环载荷的棘轮行为及多种载荷的力学性能进行研究。这些研究对防治膝软骨疾病有现实的意义,同时还能为人工软骨的研制提供力学参考。本文实验研究了猪膝关节软骨在滚压载荷作用下的力学性能,通过新滚压装置在控制不同的滚压速率、压缩量,应用数字图像相关技术,完成连续滚压加载下缺损与完整软骨的力学性能对比;并在此实验的基础上,以出生3-4周新鲜的幼年软骨和成年软骨为研究对象,对其进行循环滚压加载实验。测出成年和幼年软骨在不同压缩量,不同滚压速率,不同缺损尺寸条件下的滚压棘轮行为。实验发现压缩量越大,缺损的软骨比完整软骨更易出现较大的应变,软骨缺损处有应力集中现象。随着滚压速率的增加,最大稳定应变也相应越快达到。压缩量对成年软骨和幼年软骨各层区的棘轮应变差异影响很大,浅表层尤为突出。软骨的抵抗滚压能力由于年龄情况的不同而有所不同,幼年软骨组织响应变形的速度更快。成、幼年软骨棘轮应变率变化与滚压速率成反比,但各组滚压速率下滚压应变率都是在持续减小。对成、幼年软骨不同缺损尺寸的滚压棘轮行为研究,发现微型缺损的软骨并没有发生应力集中现象,常规缺损软骨的棘轮应变有一定的增加,而最大缺损尺寸的关节软骨棘轮应变值到达顶峰。通过对成年和幼年关节软骨进行静态蠕变-动态滚压加载、静态蠕变-蠕变恢复结合动态滚压加载以及动态压缩-滚压加载的实验研究。发现俩组软骨压缩蠕变-蠕变恢复仍然有较大的没有恢复的变形,但幼年软骨的粘弹性较好。用DIC技术观察成、幼年软骨不同层区的应力应变研究,发现在多种载荷作用幼年软骨的各层棘轮应变均要高于成年软骨。完成的轴向压缩蠕变对后期的滚压循环加载的棘轮应变有抑制作用,并且发现蠕变时间的增加,使得抑制效果也有加强。而实验先进行的轴向循环压缩对后期的滚压循环加载的抑制作用较小,抑制的作用小于蠕变后滚压载荷的加载。实验还发现除浅表层棘轮应变变化明显外,经过压缩循环后的滚压加载会使幼年软骨中层区出现了较高的棘轮应变。

关键词：成年、幼年关节软骨滚压棘轮行为多种载荷不同层区

非围限循环压缩载荷作用下关节软骨的棘轮行为研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

非围限循环压缩载荷作用下关节软骨的棘轮行为研究

作者：秦晓怡天津理工大学

学位级别：硕士

关节软骨是一种覆盖在软骨下骨表面,具有非线性、粘弹性的负重水化结缔组织,是骨关节非常重要的组成部分。它对传递载荷、缓冲震荡、维持日常活动起到十分关键的作用。当软骨承受循环压缩载荷时,尽管在单个应力循环过程中变形可能很小,... 详细信息

关节软骨是一种覆盖在软骨下骨表面,具有非线性、粘弹性的负重水化结缔组织,是骨关节非常重要的组成部分。它对传递载荷、缓冲震荡、维持日常活动起到十分关键的作用。当软骨承受循环压缩载荷时,尽管在单个应力循环过程中变形可能很小,但随着加载次数的增加,变形积累会达到一个很高的水平,很可能造成软骨的疲劳损伤或者发生病变,机械疲劳也被认为是骨关节炎的主要诱因之一。所以,研究循环压缩载荷作用下关节软骨的棘轮行为对于软骨疾病的防治十分重要,同时还能为人工软骨的研制提供力学参考。本文以猪膝关节软骨为研究对象,开展了非围限循环压缩载荷作用下的关节软骨的棘轮加载实验;采用非接触式数字图像相关技术,研究了软骨微观不同层区的棘轮行为变化;同时,对比分析了浸泡条件下与未浸泡条件下的软骨棘轮应变。结果发现,关节软骨的棘轮应变随加载圈数的增大而增大,增长曲线可分为两个阶段,时间较短但应变急剧增长的瞬变阶段和时间较长但应变增长缓慢的平稳阶段。棘轮应变率则是在很短的初始阶段急剧减小,之后在很长的时间内保持在较低的水平。在加载初期,浸泡条件下的棘轮应变较未浸泡要小,但随着循环载荷的进行,二者逐渐趋向于一致。关节软骨不同层区的棘轮应变及其变化率均沿着软骨深度方向递减,即浅表层最大,中间层次之,深层区最小,而不同层区的杨氏模量则与棘轮应变的变化趋势相反。通过完成不同加载条件下的实验,对影响关节软骨棘轮行为的因素进行了探究。研究发现,应力幅、加载速率、波峰/波谷保持时间和蠕变预加载对软骨的棘轮行为都有很大的影响。关节软骨的棘轮应变和棘轮应变率分别随所施加的应力幅、波峰/波谷保持时间的增加而增大;随着加载速率的增加,二者都减小。具有蠕变预加载的棘轮应变较没有的要大很多,而蠕变预加载后在生理盐水中恢复30分钟会使应变减小,但仍大于无蠕变预加载的结果。本文还建立了关节软骨的棘轮本构模型,并对其棘轮应变进行了预测,发现预测结果与实验结果吻合良好。

关键词：关节软骨棘轮行为不同层区数字图像技术影响因素

幼年和成年关节软骨的准静态力学性能和棘轮性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

幼年和成年关节软骨的准静态力学性能和棘轮性能研究

作者：刘东东天津理工大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：关节软骨幼年和成年不同层区准静态性能棘轮行为蠕变-恢复

压缩载荷作用下关节软骨准静态力学性能的研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

压缩载荷作用下关节软骨准静态力学性能的研究

作者：刘志动天津理工大学

学位级别：硕士

关节软骨位于关节与骨头之间，依靠自身特殊的结构组成在膝关节活动中起着缓冲摩擦、传递载荷的作用。由于所处的生理部位力学环境复杂，软骨易损伤且难修复，其功能是否正常直接影响着人的行走活动，一旦损伤将会给人类生活带来不便，... 详细信息

关节软骨位于关节与骨头之间，依靠自身特殊的结构组成在膝关节活动中起着缓冲摩擦、传递载荷的作用。由于所处的生理部位力学环境复杂，软骨易损伤且难修复，其功能是否正常直接影响着人的行走活动，一旦损伤将会给人类生活带来不便，因此对其力学性能的研究极具重要意义。本研究对关节软骨的准静态力学性能进行了测试，并结合理论模型预测、有限元仿真分析了关节软骨不同层区的力学性能。本文对压缩作用下的关节软骨进行了蠕变和加载率力学行为测试，并结合数字图像相关技术对图像的处理，考察了恒定应力水平下软骨不同层区的应变值随时间的变化和不同层区的率相关性能，得到了关节软骨的宏观和微观力学性能。结果表明软骨不同层区的力学性能存在明显的差异，且力学性能具有率相关性，在受到压缩应力作用时，浅表层的应变变化最大，深层区最小，中间层介于两者之间，并且这些力学行为均与其组成结构密不可分。建立了关节软骨的蠕变和松弛本构模型来预测软骨的力学行为，并与测试结果进行了比较，结果发现预测值与实验值基本吻合。基于纤维增强多孔弹性模型建立了关节软骨的有限元模型并对加载率下的力学性能进行了仿真。该模型考虑了固液两相材料，并通过在单元节点中连接弹簧单元模拟了胶原纤维的力学性能，因此模型能够表示软骨的结构特点。通过仿真得到了不同层区的力学性能，并与实验值进行了比较，模拟结果与实验结果吻合较好。同时由模拟结果可以得出液相在软骨的承载机理中起着缓冲、承载等重要作用，其承载时的流动有助于实现软骨内部与外部的营养交换。因此关节软骨的承载机理和生理机制相互交织、相互影响。

关键词：关节软骨不同层区力学性能数值模拟实验