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兔膝挛缩髌韧带应力松弛及蠕变特性的研究 |
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织的蠕变特性。因此对挛缩关节周围软组织的应力松弛及蠕变等特性进行研究，对了解挛缩关节的治疗原理、改善治疗方案、提高疗效等都有重要的意义。
关节长期的制动最终将导致关节挛缩〔5，6〕。本实验将兔膝关节伸直位制动6周以复制伸直型挛缩膝关节模型，从而探讨正常和挛缩膝关节髌韧带的应力松弛及蠕变等特性，以及温度对它们的影响，以期为挛缩关节的康复治疗提供必要的理论依据和实用参数。
1 材料和方法
1.1 实验动物分组及模型制备
家兔40只，随机均分为正常和制动组，每组20只，以左后肢作为试验侧。将制动组兔的左后肢从腹股沟到趾头行石膏管型固定，膝关节伸直180°位，踝关节背屈60°位，共制动6周。
1.2 观察内容和测试指标
1.2.1 股胫角测量〔7〕：将兔左侧大腿平放固定在桌面上，在小腿上施加0.5N*m的初始力矩使膝关节被动屈曲，稳定后测量股胫角，即由股骨外髁分别引线至股骨大转子和外踝，二线之间的夹角。
1.2.2 力学试验：处死动物，分离试验侧膝关节，获取髌骨-髌韧带-胫骨组合体标本。标本取出后，首先测量髌韧带在无应力状态下的初始长度(L0），即从髌取远端至其胫骨附着处近端之间的距离。使用软组织截面面积测微仪测量髌韧带的截面面积〔8，9〕。
将组合体固定在特制的夹具上，髌韧带长轴方向与胫骨成45°角，以使髌韧带长轴与其胶原纤维的走向基本一致〔8，9〕。然后再把夹具固定在CSS-1102C型电子万能试验机上，使试件的纵轴与其受力方向相一致。整个试件与夹具都浸泡在特制的恒温水箱中，其中充满0.9%的NaCl溶液。将水箱温度调至所需的37±0.5℃或42±0.5℃，待试件浸泡10min后，以5mm/min加载速率、在0～5MPa应力范围内对试件进行预调，共5次，然后正式进行应力松弛及蠕变试验，具体方法如下：
应力松弛试验：以5mm/min的加载速率，将髌韧带拉伸至1.1L0长(即λ=1.1)，停止拉伸，保持试件长度不变，记录应力、时间值。
蠕变试验：以5mm/min的加载速率对试件进行拉伸，直到试件应力达到4MPa，然后停止加载，保持此应力不变，记录位移、时间值。
2 结果
股胫角测量结果：由于正常组兔膝关节屈曲范围均超过90°，将其股胫角均记为90°，而制动组兔膝关节的股胫角在133.5°～145.0°之间，说明制动6周后，膝关节活动范围明显受限，表现为伸直型膝关节挛缩。
髌韧带的应力松弛率和蠕变率的计算：假设髌韧带受力拉伸其长度由L0至L1时，其初始应力为T1，保持试件长度不变，经过一段时间之后，其应力变为T2，则：
髌韧带的应力松弛率=(T1-T2)/T1×100%
(1)
假设髌韧带受力拉伸其长度由L0至L1后，保持此应力不变，经过一段时间之后，其长度变为L2，则：
髌韧带的蠕变率=〔(L2/L1)-1〕×100%
(2)
经过202s后髌韧带的最大应力松弛率及最大蠕变率的结果见附表，可见同一组中(正常组或制动组)，37℃和42℃的温差对髌韧带的最大应力松弛率及最大蠕变率均无显著性影响(P＞0.05)，同一温度下制动组与正常组之间髌韧带的最大应力松弛率并无显著差异(P＞0.05)，37℃时制动组髌韧带的最大蠕变率与正常组之间亦无显著性差异(P＞0.05)。而在42℃时制动组髌韧带的最大蠕变率大于正常组，二组之间有显著性差异(P＜0.01)。
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