本文關(guān)鍵詞：壓縮載荷下軟骨缺損修復(fù)后力學(xué)狀態(tài)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：關(guān)節(jié)軟骨組織內(nèi)無神經(jīng)、血管、淋巴管,其修復(fù)能力有限,使之成為臨床疾病的好發(fā)部位。目前,軟骨組織工程作為修復(fù)人體軟骨缺損的理想方法已經(jīng)成為骨科研究的熱點(diǎn),雖然它能在一定程度上消除關(guān)節(jié)的臨床病癥,但由于植入的軟骨組織與周圍的宿主軟骨不能很好的整合,會(huì)引起移植物退化、變性以及宿主軟骨退變等現(xiàn)象,這與力學(xué)狀態(tài)有關(guān),所以研究植入軟骨的形狀和性能、載荷的特性對(duì)軟骨修復(fù)區(qū)域力學(xué)狀態(tài)的影響有重要的意義。本文以人體的受壓狀態(tài)為研究對(duì)象,借助有限元仿真軟件對(duì)不同影響因素下軟骨修復(fù)區(qū)域的力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行了對(duì)比分析。主要內(nèi)容及結(jié)果如下:運(yùn)用ABAQUS有限元軟件建立壓縮條件下關(guān)節(jié)軟骨的二維有限元模型,模型中考慮到軟骨的兩相結(jié)構(gòu)、黏彈性特征、膠原纖維不同層區(qū)的作用和滲透率的變化等,其中包含完整軟骨、不同缺損截面形狀(矩形、梯形、圓弧形)和修復(fù)深度(淺表層、中間層、深層、全層)軟骨模型。對(duì)于不同缺損截面形狀的軟骨模型,宿主軟骨處進(jìn)行分層處理,每一層看成是橫觀各向同性的,而人工軟骨看成是各向同性材料。并運(yùn)用軟件中的子程序調(diào)用和property模塊,借助fortran語言程序?qū)崿F(xiàn)滲透壓和孔隙比的定義。在此基礎(chǔ)上,研究缺損截面形狀、修復(fù)深度、人工軟骨彈性模量、泊松比、壓縮量、壓縮速率對(duì)軟骨修復(fù)區(qū)的Mises應(yīng)力、縱向應(yīng)變、孔隙壓力、液體流速和孔隙率的影響。運(yùn)用該軟骨有限元模型模擬其他學(xué)者軟骨的力學(xué)實(shí)驗(yàn),模擬顯示與實(shí)驗(yàn)獲得的軟骨力學(xué)性能分布規(guī)律相符,即隨著軟骨深度的增加應(yīng)變減小,這增強(qiáng)了模型的可靠性。模擬結(jié)果顯示,缺損截面形狀和修復(fù)深度都會(huì)影響軟骨的力學(xué)性能。矩形修復(fù)截面形狀軟骨的承載能力更高,營養(yǎng)傳質(zhì)更充分;當(dāng)缺損在深層區(qū)以上時(shí),修復(fù)深度越深越不利于軟骨修復(fù),而當(dāng)缺損深度達(dá)到深層區(qū)時(shí),全層修復(fù)深度反而更有利于軟骨的修復(fù)。壓縮量和壓縮速率的增加都會(huì)使修復(fù)區(qū)域的應(yīng)力應(yīng)變?cè)黾?使軟骨修復(fù)結(jié)合面處出現(xiàn)應(yīng)力集中,甚至有開裂的危險(xiǎn)。人工軟骨彈性模量的增加則可提高軟骨的承載能力,同時(shí)可減小修復(fù)區(qū)域的變形和流體速度,有利于軟骨中營養(yǎng)物質(zhì)的傳送。人工軟骨泊松比對(duì)軟骨的力學(xué)性能影響不大,但是泊松比的增加卻會(huì)明顯增加修復(fù)區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變,對(duì)修復(fù)不利。本文主要從仿真方面研究了軟骨不同缺損形狀和深度、壓縮載荷的特性和人工軟骨的材料屬性對(duì)軟骨修復(fù)的影響,研究比較全面,可為軟骨缺損修復(fù)的臨床治療和術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練提供一定的理論參考。
【關(guān)鍵詞】：關(guān)節(jié)軟骨缺損 組織工程 缺損截面形狀 有限元仿真
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R68;R318.08
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題背景及研究目的與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 有限元仿真研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 本論文的研究內(nèi)容16
• 1.4 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)16-17
• 第二章 關(guān)節(jié)軟骨概述17-24
• 2.1 關(guān)節(jié)軟骨的生理結(jié)構(gòu)17-18
• 2.2 關(guān)節(jié)軟骨的力學(xué)性能18-20
• 2.3 關(guān)節(jié)軟骨損傷20-21
• 2.4 關(guān)節(jié)軟骨的修復(fù)21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-24
• 第三章 關(guān)節(jié)軟骨有限元模型的建立與驗(yàn)證24-33
• 3.1 軟骨力學(xué)模型24
• 3.2 有限元模型的建立24-30
• 3.2.1 非圍限壓縮幾何模型24-25
• 3.2.2 材料屬性25-29
• 3.2.3 分析步及邊界條件29-30
• 3.3 有限元模型的驗(yàn)證30-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 關(guān)節(jié)軟骨缺損修復(fù)模型的有限元分析33-62
• 4.1 不同修復(fù)截面形狀對(duì)修復(fù)區(qū)的力學(xué)影響33-40
• 4.2 不同修復(fù)深度對(duì)修復(fù)區(qū)的力學(xué)影響40-46
• 4.3 人工軟骨不同彈性模量對(duì)修復(fù)區(qū)的力學(xué)影響46-50
• 4.4 人工軟骨不同泊松比對(duì)修復(fù)區(qū)的力學(xué)影響50-54
• 4.5 不同壓縮量對(duì)修復(fù)區(qū)的力學(xué)影響54-58
• 4.6 不同壓縮速率對(duì)修復(fù)區(qū)的力學(xué)影響58-61
• 4.7 本章小結(jié)61-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 全文總結(jié)62-63
• 5.2 前景展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 發(fā)表論文和科研情況說明68-69
• 致謝69-70

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