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 人颞下颌关节软骨弹性模量的测定      

发表时间:2007-1-9 9:40:00

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       关键词: 颞下颌关节;生物力学;压凹实验;弹性模量   【摘要】 目的:测试人颞下颌关节(temporomandibular joint,tmj)软骨不同解剖区域的弹性模量,分析颞下颌关节病的力学致病机理。方法: 通过生物力学的研究手段,测量了8个tmj软骨的弹性模量(e)及厚度(h),用spcc/pc+软件进行统计分析。结果:关节软骨各区域中关节窝前斜面弹性模量最大、厚度最薄(e=23.94±9.95mpa,h=0.543±0.140mm);而髁突后斜面弹性模量最小、软骨最厚(e=16.90±9.86mpa,h=0.936±0.325mm)。未发现弹性模量与厚度之间有明显的相关关系。结论:认为tmj软骨各区弹性模量的差异是后天功能刺激所致,其抗力能力不仅依赖厚度因素。   颞下颌关节(temporomandibular joint,tmj)关节软骨为纤维软骨,在运动中起着缓冲震动,吸收载荷的作用[1]。有不少学者对人体其它大关节软骨进行了研究[2,3,4],但尚未有学者对人tmj关节软骨的弹性模量进行测试;同时,临床上对下颌关节紊乱病(temporomandibular joint disordes,tmd) 病因的研究缺乏力学角度的探讨,因而使tmj这一受力关节,尤其是人体标本的研究仍存在空白。   在软骨力学性质的研究中,压凹实验(indentation test)可以迅速从宏观上了解被测物的压缩刚度,从而比较不同区域软骨的刚度,发现生物体薄弱环节,这比得到精确的固有力学性质更为重要[5]。同时,压凹实验试件下端仍有软骨下骨附着,可以①限制软骨层的变形;②仍和周围软骨有联系,因而更能代表在体状况[6]。弹性模量(elastic modulus,e)是材料发生应力应变过程中的比例常数,用以说明不同组织对变形的抵抗能力,弹性模量越高,产生一定应变所需的力越大,组织抵抗变形的能力越大。   1 材料和方法   1.1 标本来源、制备及保存[7] 意外身亡的4人死亡6小时内迅速取下双侧tmj,放入密封性良好的塑料袋内,于-20℃环境下保存待用。   逐渐解冻标本,剖开关节囊,以肉眼及体视显微镜(smi型中科院成都光仪厂出品)观察关节各表面。光滑、无沟纹、无裂隙及骨赘者纳入。将试件制成一定的形状,密封好后在-4℃冰箱内保存待用。   1.2 实验仪器、条件[8]及过程   本实验在压凹实验仪(美国产传感器,成都科大生物力学实验室装)上进行;以x-y记录仪同步记录在恒定压力下变形与时间的关系及瞬时压入深度。在实验中试件浸入盛有林格氏液的容器,室温8-12℃下进行实验(如图1)。 图1:压凹实验示意图   清洁金属压头表面,固定试件,选好部位突然加载于软骨,于软骨表面记录瞬时加载后软骨的蠕变曲线,时间为150秒。实验中压头直径为4mm,3mm,2mm,实验中以不同规格的压头分别给不同部位不同区域试件加载,共完成试件147个。   1.3 软骨分区及厚度测量   沿髁顶线将髁突分为内侧和外侧,沿髁嵴将其分为前侧和后侧,因而髁突被划分为四区:髁头前外份(anterior lateral condyle,alc),髁头前内份(anterior medial condyle,amc),髁头后外份(posterior lateral condyle,plc),髁头后内份(posterior medial condyle,pmc)。   将关节窝前斜面分为外侧和内侧:关节窝前斜面外侧(anterior lateral slope of glenoid fossa,alsg),关节窝前斜面内侧(anterior medial slope of glenoid fossa,amsg)。   将实验后软骨与软骨下组织分离,用解剖显微镜(精确到0.002mm)测定软骨厚度,共测试件90个。   1.4 数据处理   假定软骨为线性各相同性不可压缩体,则由弹性力学理论得到tmj软骨的杨氏模量为:   p:作用压力(6.426n) a:压头半径 w0:初始压入深度(瞬时弹性响应)   采用spcc/pc+软件对e和软骨厚度进行方差分析,对两者相关关系以t检验。   2 结果   本实验共测定压凹试件147个(表1)。本新闻共3页,当前在第1页123 责任编辑:姚红祥

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