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人工韧带拉伸扭转疲劳测试装置的设计和应用

2021-12-23李姝佳陈泓傑劳继红

东华大学学报(自然科学版) 2021年6期

卢 俊, 李姝佳, 陈泓傑, 汤 旭, 劳继红, 王 璐, 林 婧

(东华大学 a.纺织学院, b.纺织面料技术教育部重点实验室,c.机械工程学院, 上海 201620)

据报道,全世界每年前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)损伤病例超过200万,且大多发生在与体育运动相关的情形下[1]。临床上使用韧带移植物进行重建治疗,主要包括自体移植物、同种异体移植物和人工韧带3类[2-5]。其中人工韧带具有材料来源广泛、不损伤自体组织、术后恢复较快等一系列优点,是目前韧带移植物的重点研究方向。早期对于人工韧带的力学性能评估主要采用单轴向拉伸和循环加载拉伸等测试方法,将拉伸测试结果与自体韧带的断裂强力、强度和刚度等指标进行对比,以评估人工韧带的耐疲劳性能[6-12]。但有学者[13]分析移植失效的人工韧带发现,大多数移植物的失效是由膝关节的过度拉伸扭转所导致。YY/T 0965—2014《无源外科植入物 人工韧带专用要求》中亦要求对人工韧带的扭转性能进行测试。因此,人工韧带的循环拉伸性能及扭转性能是评估其耐疲劳性能的重要力学指标。

目前,国内外已有部分研究团队研发出测试前交叉韧带及其移植物的生物力学性能体外检测装置。1991年,Drouin等[14]首次对人工韧带进行多自由度生物力学性能检测,他们基于对前交叉韧带的受力情况及移植手术方法的研究,选取关节的拉伸参数和扭转参数进行体外疲劳模拟循环测试,研究发现基于这两类参数设计的装置能够有效反映人工韧带移植后的受力情况。……

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