本文關(guān)鍵詞：瘢痕組織的生物力學(xué)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：瘢痕組織是創(chuàng)傷愈合過程中的必然產(chǎn)物。目前，關(guān)于瘢痕組織的發(fā)病原因并沒有完全闡明，國內(nèi)外對于此有很多種學(xué)說或者解釋，但也均未得到公認(rèn)。其中有一種觀點(diǎn)為“機(jī)械學(xué)說”或者叫做“力學(xué)學(xué)說”，該學(xué)說認(rèn)為，瘢痕組織的產(chǎn)生與受力有關(guān)，即傷口處所受到的較大的牽拉力。經(jīng)臨床病例研究表明，在傷口的愈合過程中可以導(dǎo)致瘢痕組織的形成。瘢痕組織的誘發(fā)因素有很多，其中傷口邊緣的張力是刺激瘢痕增生的一種主要因素。臨床上瘢痕組織的多發(fā)部位多是人體皮膚表面拉應(yīng)力較大的區(qū)域，如前胸、下腹、恥骨上區(qū)等。因此，對瘢痕組織的力學(xué)性能進(jìn)行測定，對生物力學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)研究都具有非常重要的理論意義和實(shí)踐意義。 本實(shí)驗(yàn)的瘢痕疙瘩樣本均為手術(shù)中從患者身上取下，經(jīng)患者同意后送到生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)室。由于取下的瘢痕疙瘩形狀并不規(guī)則，不符合實(shí)驗(yàn)要求。我們對實(shí)驗(yàn)標(biāo)本進(jìn)行了剪裁工作，將其制作成長寬比大于5:1的標(biāo)準(zhǔn)試件。同時(shí)記錄試件的基本信息，包括患者信息、生長方向和取材時(shí)間等。然后將試件放入冷凍柜內(nèi)冷藏，實(shí)驗(yàn)前24小時(shí)將試件取出，保證試件能夠恢復(fù)到室溫。 應(yīng)力松弛，即以穩(wěn)定的拉伸率將試件拉伸到某一階躍載荷，在保持試件拉伸率不變的情況下，分析負(fù)載隨時(shí)間的變化關(guān)系。為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性與穩(wěn)定性，，本次試驗(yàn)采取的三級加載，同一試件分別加載到20N、30N、40N三次階躍載荷，然后進(jìn)行應(yīng)力松弛，實(shí)驗(yàn)過程由計(jì)算機(jī)記錄數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后運(yùn)用OriginPro軟件提取出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。對三組數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行歸一化處理，將階躍載荷后的最大位移設(shè)為1，其余點(diǎn)均除以該值。將三級加載的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到同一坐標(biāo)系（橫軸為時(shí)間，縱軸為位移），可以得到三條相近似的曲線。進(jìn)行平均化處理得到的平均曲線作為該試件的松弛曲線。同樣，將同類試件進(jìn)行平均化處理即為該類試件的松弛曲線。 蠕變，即以某一特定速度將試件加載到某一階躍載荷后保持該載荷大小不變記錄位移—時(shí)間變化。與應(yīng)力松弛相同，蠕變實(shí)驗(yàn)采用20N、30N、40N三級加載。運(yùn)用OriginPro對三組數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，將階躍載荷設(shè)定為1，其余值均按該比例尺處理。截取曲線階躍載荷點(diǎn)之后的部分，將三條曲線做平均化處理，得到的是該試件的蠕變曲線。 拉伸，在該實(shí)驗(yàn)中拉伸試驗(yàn)為破壞性實(shí)驗(yàn)。將試件裝夾后以特定的載荷速率（本實(shí)驗(yàn)為5N/s）拉伸，直至拉斷為止。計(jì)算機(jī)記錄的數(shù)據(jù)為負(fù)荷和位移，利用OriginPro對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，做出應(yīng)力—應(yīng)變曲線。然后截取試件拉伸的彈性階段，也就是近似于直線階段，進(jìn)行線性擬合找出該線段的斜率也就是擬彈性模量E`。經(jīng)過對樣本的測試，本研究得出結(jié)論：瘢痕疙瘩的擬彈性模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于人體正常皮膚的擬彈性模量（6%），斷裂強(qiáng)度也僅為人體正常皮膚的5%。在人體正常皮膚的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組的對照中我們可以認(rèn)為，人體正常皮膚的力學(xué)性能與是否沿Langer線的走向密切相關(guān)，人體皮膚具有各項(xiàng)異性。同時(shí)，本研究也通過曲線擬合找到試件拉伸特性曲線的擬合方程，進(jìn)一步全方位描述了瘢痕疙瘩與人體正常皮膚的拉伸特性和生物力學(xué)屬性。 本構(gòu)方程的非線性擬合。生物力學(xué)理論認(rèn)為，知道了一種材料的本構(gòu)方程便知道它的生物力學(xué)特性。為了對試件的生物力學(xué)特性有完整性的認(rèn)識，本研究分別對每個(gè)試件進(jìn)行了本構(gòu)方程擬合以及參數(shù)求解。本研究采用的是馮元貞教授在《生物力學(xué)》中推導(dǎo)的關(guān)于皮膚的應(yīng)力松弛本構(gòu)方程與蠕變的本構(gòu)方程。與其他研究中對于本構(gòu)方程中的c,τ1,τ2,解法不同的是，本研究采用的是利用本構(gòu)方程通過三個(gè)參數(shù)的控制對試驗(yàn)曲線進(jìn)行非線性擬合。經(jīng)多次迭代后如果的到的曲線與試驗(yàn)曲線高度擬合，便可認(rèn)為該擬合曲線為該試件的本構(gòu)方程曲線，同時(shí)得到c,τ1,τ2三個(gè)參數(shù)值。通過對瘢痕疙瘩和人體正常皮膚試件的本構(gòu)方程的計(jì)算，得出結(jié)論：瘢痕疙瘩與人體正常皮膚的生物力學(xué)特性具有顯著性差異。 本研究從生物力學(xué)特性的角度對瘢痕疙瘩進(jìn)行了探討。同時(shí)，通過本研究的的數(shù)據(jù)，我們也發(fā)現(xiàn)生物力學(xué)因素是瘢痕疙瘩形成的重要因素之一。同時(shí)通過對應(yīng)力松弛曲線和蠕變曲線進(jìn)行建模擬合，得出了瘢痕疙瘩和正常皮膚兩種軟組織的本構(gòu)方程和特性參數(shù)，提供系統(tǒng)化、參數(shù)化的方法來評估方法。為未來的工作提供了參考，如瘢痕疙瘩的臨床治療中，對加壓治療壓力值的選定等。 然而，但從生物力學(xué)特性的角度來講，本研究僅宏觀的對瘢痕疙瘩的力學(xué)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并沒有涉及微觀的，如細(xì)胞力學(xué)的角度，對瘢痕疙瘩的生長狀況和特性進(jìn)行分析，如此等等。到目前為止，關(guān)于瘢痕疙瘩的發(fā)病機(jī)理尚不明確，在臨床治療中并沒有一種療效可靠且安全的方法。所以，單從生物力學(xué)的角度來講，對瘢痕疙瘩的研究還有很多未知需要探索。在未來的科研過程中，我們將分別就各個(gè)方面開展不同的研究，同時(shí)對已知問題進(jìn)行更加深入的探討，為臨床使用提供最佳的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：瘢痕組織 瘢痕疙瘩 應(yīng)力松弛 蠕變 本構(gòu)方程 彈性模量
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R622;R318.01
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 生物粘彈性固體10
• 1.2 瘢痕組織概述10-13
• 1.2.1 瘢痕組織的病理生理與臨床表現(xiàn)11
• 1.2.2 瘢痕組織的發(fā)病階段與病因11-12
• 1.2.3 瘢痕組織的治療12-13
• 1.3 人體皮膚的生物力學(xué)特性13-16
• 1.3.1 應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系14-15
• 1.3.2 應(yīng)力松弛15
• 1.3.3 蠕變15-16
• 第二章 瘢痕疙瘩與生物力學(xué)理論16-24
• 2.1 瘢痕疙瘩病因的機(jī)械學(xué)說16
• 2.2 生物力學(xué)的研究方法16-17
• 2.3 皮膚生物力學(xué)的本構(gòu)理論17-18
• 2.4 生物材料的彈性理論18-24
• 2.4.1 生物軟組織的粘彈性18-19
• 2.4.2 皮膚的粘彈性及擬彈性19-24
• 第三章 實(shí)驗(yàn)過程與數(shù)據(jù)24-52
• 3.1 瘢痕疙瘩的生物力學(xué)特性24-34
• 3.1.1 瘢痕疙瘩的松弛特性24-32
• 3.1.2 瘢痕疙瘩的蠕變特性32-33
• 3.1.3 瘢痕疙瘩的拉伸試驗(yàn)33-34
• 3.2 正常皮膚的生物力學(xué)特性34-52
• 3.2.1 正常皮膚的松弛特性34-40
• 3.2.2 正常皮膚的蠕變特性40-45
• 3.2.3 正常皮膚的拉伸特性45-52
• 第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論52-90
• 4.1 本構(gòu)方程擬合52-71
• 4.1.1 瘢痕疙瘩試件的本構(gòu)方程52-58
• 4.1.2 正常皮膚試件的本構(gòu)方程58-71
• 4.2 拉伸特性曲線擬合與擬彈性模量計(jì)算71-85
• 4.3 分析與討論85-90
• 4.3.1 應(yīng)力松弛、蠕變本構(gòu)參數(shù)86-87
• 4.3.2 拉伸特性對比87-90
• 第五章 結(jié)論與展望90-92
• 5.1 結(jié)論90-91
• 5.2 展望91-92
• 參考文獻(xiàn)92-97
• 致謝97

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：314608