颅骨弹性模量时效性的实验研究

采用猪颅骨为实验材料，使用应变电测法对颅骨各层弹性模量随风干时间的变化规律进行了实验研究。实验结果表明：密质骨弹性模量约是松质骨弹性模量的2．5倍，松质骨对颅骨弹性模量的影响有限；猪颅骨单层密质骨和整体的弹性模量相差约13．9％；冷冻后经室温下自然解冻的猪颅骨单层密质骨的弹性模量变化量相当于新鲜密质骨的9．2％，单纯板障松质骨片的变化量为17％，去掉一层密质骨后的颅骨片变化量为18．1％，整体猪颅骨片的变化量为15．6％；由于各生物体颅骨结构基本相同。由此可知，如果在人颅骨上也能得到相似的结论，在进行有关人颅骨研究时可大大延长同一块颅骨的使用时间。或者可以用风干颅骨、解冻后风干颅骨来代替新鲜骨，然后根据其时效特性对实验数据进行修正，这样会大大降低实验成本和难度。     

松质骨一维动电效应分析

通过对松质骨结构特征和力学行为的实验观察,引入基于混合物理论的现代两相多孔介质弹性模型和动电效应模型来描述松质骨固体骨质变形、孔间骨髓流动以及骨内流动电位间的耦合效应.采用Laplace变换技术得到了松质骨围限压缩下流动电位分布的解析结果.结果表明,由于在外界作用下松质骨骨小梁结构产生变形,引起孔间骨髓流动,从而使带电粒子在孔隙间运动,引起流动电位.     

颅骨弹性模量时效性的实验研究

采用猪颅骨为实验材料,使用应变电测法对颅骨各层弹性模量随风干时间的变化规律进行了实验研究.实验结果表明:密质骨弹性模量约是松质骨弹性模量的2.5倍,松质骨对颅骨弹性模量的影响有限;猪颅骨单层密质骨和整体的弹性模量相差约13.9%;冷冻后经室温下自然解冻的猪颅骨单层密质骨的弹性模量变化量相当于新鲜密质骨的9.2%,单纯板障松质骨片的变化量为17%,去掉一层密质骨后的颅骨片变化量为18.1%,整体猪颅骨片的变化量为15.6%;由于各生物体颅骨结构基本相同.由此可知,如果在人颅骨上也能得到相似的结论,在进行有关人颅骨研究时可大大延长同一块颅骨的使用时间.或者可以用风干颅骨、解冻后风干颅骨来代替新鲜骨,然后根据其时效特性对实验数据进行修正,这样会大大降低实验成本和难度.     

松质骨孔隙率的二维光电检测

采用二维光电检测方法研究松质骨孔隙率沿不同方向的分布规律。新鲜猪胫骨后肢松质骨制备成36张切片并均分成两组：一组为沿胫骨轴向的横切切片，另一组为垂真于胫骨轴向的纵切切片。经光镜观察和图像分析，计算出每张松质骨切片表面的总面积、骨基质的面积、孔隙的面积及该松质骨切片的孔隙率。测试结果表明：松质骨孔隙率在轴向沿靠近密质骨的方向逐渐减小，在垂直于胫骨轴向方向基本不变；松质骨可看作是横观各向同性材料；如果切片数据足够多，采用二维光电检测方法，能较为准确地测试出松质骨孔隙率沿不同方向的分布规律。     

兔骨髓间充质干细胞复合脱细胞牛松质骨体外相容性研究

探讨脱细胞牛松质骨（Acellular Bovince Cancellous Bone，ABcB）生物衍生材料与骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）的生物相容性，为组织工程方法修复骨缺损提供依据。将兔骨髓间充质干细胞与ABCB复合并体外培养，然后进行形态学、细胞增殖、蛋白质含量测定。骨髓间充质干细胞能够贴附在ABCB孔隙内生长，细胞生长及蛋白合成功能不受ABCB的影响。ABCB生物相容性良好，可作为组织工程的支架材料应用于骨缺损的修复；BMSCs可以作为骨组织工程种子细胞。     

人胫骨端松质骨撞击动力响应数值分析

基于对松质骨结构特征的观察,应用建立在连续介质力学框架内的混合物理论基础上的两相多孔介质模型来描述人体胫骨端松质骨在撞击载荷作用下,固体骨质的应力场、变形场与孔间骨髓压力分布随时间变化的规律,研究流固之间的耦合关系。考虑固体骨质为各向同性线弹性介质,流体为理想流体,结合相应的初、边值条件,建立了描述松质骨撞击动力问题的一组完整的控制方程。然后,采用Galerkin加权残值法,通过在连续方程中引入压力ρ与罚参数β之比项,消去控制方程中的压力项,导出了松质骨在撞击载荷作用下的动力响应的罚有限元公式。用编制的有限元程序计算了松质骨平面问题的撞击动力响应。结果表明：由于松质骨中液体组分的扩散和流动,引起固体骨质和液态骨髓间的相互作用,使得松质骨呈现着一种强烈的表观粘弹性行为以及能量耗散性质.     

松质骨内液体渗透率实验测试和理论预测

通过专用的实验装置测定了不同孔径胫骨端松质内流体流过骨小梁孔隙的渗透率，把松质骨材料复杂结构简化形成产方框架结构，利用简化的等效单元流道，考虑固体网架表面对孔间骨髓等流体的摩擦阻力作用，得到 了在高孔隙率松质骨中的压力降与流速的关系式及松质骨材料渗透率的估计式，结果表明，根据所给模型理论预测的结果和实验值一致性较好，在松质骨力学行为研究中能够提供渗透性的相关数据。     

伴有股骨头坏死的松质骨生物力学特性

通过医学方法,得到股骨头坏死区域和非坏死区域松质骨的脱钙、未脱钙的干湿样品。运用力学实验机,测量这8种类型松质骨在压缩时的力学特性,并提出了各种类型松质骨应力应变的数学模型。通过比较这8种类型松质骨的力学特性,根据复合材料力学的理论,得出坏死区域无机盐减少、胶原纤维增加的推论,并用原子力显微镜(AFM)进行了验证。各种模型的应力应变曲线是不同的,但这些曲线可以归结为3种类型的实验曲线和本构关系式。     

伴有股骨头坏死的松质骨生物力学特性

通过医学方法,得到股骨头坏死区域和非坏死区域松质骨的脱钙、未脱钙的干湿样品。运用力学实验机,测量这8种类型松质骨在压缩时的力学特性,并提出了各种类型松质骨应力应变的数学模型。通过比较这8种类型松质骨的力学特性,根据复合材料力学的理论,得出坏死区域无机盐减少、胶原纤维增加的推论,并用原子力显微镜(AFM)进行了验证。各种模型的应力应变曲线是不同的,但这些曲线可以归结为3种类型的实验曲线和本构关系式。     

松质骨拉伸破坏细观分析

在对松质骨力学性能实验及拉伸扫描电镜观察实验的基础上,从细观的角度探讨松质骨的变和破坏现象。在此基础上,运用细观力学模型对松质骨压缩及拉伸的力学行为进行了分析,得出了弹性模量与相对密度的关系,与实验结果基本吻合。