膝關(guān)節(jié)是人體主要的運(yùn)動(dòng)樞紐和承重組織,具有活動(dòng)量大,載荷復(fù)雜和應(yīng)力高等特點(diǎn),使膝關(guān)節(jié)軟骨損傷成為常見(jiàn)的臨床疾病。而多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),不論是關(guān)節(jié)軟骨的損傷退化還是修復(fù),力學(xué)因素都發(fā)揮著重要的作用。本文從實(shí)驗(yàn)研究和仿真分析兩個(gè)方面探究在壓縮載荷下不同狀態(tài)的膝關(guān)節(jié)軟骨的力學(xué)特性。首先,利用數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)對(duì)全層缺損和半層缺損修復(fù)樣本在不同的壓縮量下,探究天然軟骨,人工軟骨及其交界處在淺表層,中層和深層不同層區(qū)應(yīng)變變化的規(guī)律,結(jié)果發(fā)現(xiàn)修復(fù)區(qū)的軸向應(yīng)變（Ex）,橫向應(yīng)變（Ey）和剪切應(yīng)變（Exy）都呈現(xiàn)出明顯的異質(zhì)性。兩種不同的缺損修復(fù)模型,軸向應(yīng)變的變化規(guī)律不同。側(cè)向應(yīng)變和剪切應(yīng)變都與宿主側(cè)軟骨有明顯差別,并且由于人工軟骨的植入,宿主區(qū),修復(fù)區(qū)及交界區(qū)的淺表層,中層和深層軟骨的側(cè)向應(yīng)變和剪切應(yīng)變都呈現(xiàn)出區(qū)域特性的變化。其次,在全膝關(guān)節(jié)樣本上制作股骨軟骨完整和缺損實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?模擬膝關(guān)節(jié)直立狀態(tài),分別沿股骨力線方向?qū)ζ湟圆煌募虞d速率加載到不同的載荷,將接觸式壓力感測(cè)片I-SCAN插入到關(guān)節(jié)腔股骨軟骨和半月板之間,測(cè)量在加載過(guò)程中接觸區(qū)域內(nèi)壓力的分布,峰值接觸壓力,平均接觸壓力和接觸面積的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)... 

【文章來(lái)源】：天津理工大學(xué)天津市

【文章頁(yè)數(shù)】：101 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 探索膝關(guān)節(jié)軟骨生物力學(xué)特性的意義
    1.2 膝關(guān)節(jié)軟骨的研究現(xiàn)狀
    1.3 膝關(guān)節(jié)軟骨的實(shí)驗(yàn)研究
        1.3.1 整體力學(xué)性能的研究
        1.3.2 不同速率和載荷下力學(xué)性能的研究
        1.3.3 膝關(guān)節(jié)軟骨損傷的研究
    1.4 膝關(guān)節(jié)軟骨的仿真研究
    1.5 本文研究?jī)?nèi)容和主要特點(diǎn)
        1.5.1 研究?jī)?nèi)容
        1.5.2 主要特點(diǎn)
第二章 利用數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)測(cè)量修復(fù)軟骨的力學(xué)行為
    2.1 研究意義
    2.2 材料和方法
        2.2.1 樣本的準(zhǔn)備
        2.2.2 壓縮實(shí)驗(yàn)
        2.2.3 修復(fù)區(qū)域特征部位的應(yīng)變測(cè)試位置確定
    2.3 結(jié)果
    2.4 討論分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 全膝關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)前期研究基礎(chǔ)
    3.1 研究意義
    3.2 單股骨樣本研究實(shí)驗(yàn)
        3.2.1 樣本準(zhǔn)備和處理
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)加載
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.2.4 初步結(jié)論
    3.3 全膝關(guān)節(jié)樣本的處理
        3.3.1 樣本的準(zhǔn)備和處理
        3.3.2 樣本的固定方法
        3.3.3 感測(cè)片的放置方法
    3.4 I-SCAN簡(jiǎn)介
        3.4.1 設(shè)備連接
        3.4.2 基礎(chǔ)設(shè)置
        3.4.3 感測(cè)片的平衡和校準(zhǔn)
        3.4.4 數(shù)據(jù)的獲取和處理
    3.5 本章小結(jié)
第四章 多速率,多載荷的加載實(shí)驗(yàn)
    4.1 研究意義
    4.2 材料和方法
        4.2.1 樣本準(zhǔn)備和處理
        4.2.2 完整樣本的加載
        4.2.3 缺損樣本的加載
        4.2.4 感測(cè)片的放置
    4.3 結(jié)果
        4.3.1 完整樣本的數(shù)據(jù)分析
        4.3.2 快速率,大載荷加載的數(shù)據(jù)分析
        4.3.3 缺損樣本的數(shù)據(jù)分析
        4.3.4 壓力承擔(dān)位置的變化
    4.4 討論分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 不同形狀缺損及修復(fù)的加載實(shí)驗(yàn)
    5.1 研究意義
    5.2 材料和方法
        5.2.1 樣本準(zhǔn)備和處理
        5.2.2 壓縮實(shí)驗(yàn)
        5.2.3 接觸壓力的測(cè)量
        5.2.4 樣本核磁圖像的檢測(cè)
    5.3 結(jié)果
        5.3.1 不同形狀和不同路徑的接觸應(yīng)力
        5.3.2 局部和整體的接觸應(yīng)力
        5.3.3 核磁掃描數(shù)據(jù)
    5.4 討論分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 全膝關(guān)節(jié)有限元仿真分析
    6.1 研究背景
    6.2 全膝關(guān)節(jié)模型的建立
        6.2.1 三維模型的建立
        6.2.2 有限元模型的建立
    6.3 全膝關(guān)節(jié)生理載荷的加載
    6.4 膝關(guān)節(jié)缺損仿真分析
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和科研情況說(shuō)明
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[10]關(guān)節(jié)軟骨力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究[J]. 李振宇,馬洪順,姜鴻志.  試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī). 1989(02)

碩士論文
[1]步態(tài)下膝關(guān)節(jié)力學(xué)性能的數(shù)值分析及關(guān)節(jié)軟骨的傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究[D]. 邱璐璐.天津理工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3642561