模拟足拇展肌与拇收肌移位吻接术生物力学性质实验研究.pdf
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1、2 5卷 2期 2 0 0 6年 4月 中国生物医学工程学报 C h i n e s e J o u r n a l o f B i o m e d i c a l E n g i n e e r i n g V o l . 2 5 A p r i l No. 2 2 00 6 模拟足拇展肌与拇收肌移位吻接术生物力学性质实验研究 王玉发韩雪 梅 ,马洪顺 2 褚怀 德 , , ( 吉林大学中日 联谊医院, 长春1 3 0 0 3 1 ) 2 ( 吉林大学南岭校区工程力学系, 长春1 3 0 0 2 2 E x p e r i me n t a l Mu s c l e Ad d u c t o
2、 r S t u d y o n t h e B i o m e c h a n i c a i P r o p e r t i e s o f F o o t s Ha l l u c i s a n d Mu s c l e Ab d u c t o r WANG Yu - F aH AN Xu e - Me iM A H o n g - S h u n t “ C H U H u a i - D e 2 2 ( T h e M e c h a n ic a l D e p a r t m e n t of J il i n Y i n U n i v e r s i t y , C h
3、a n g c h u n 1 3 0 0 3 1 ) U n i v e r s i t y , C h a n g c h u n 1 3 0 0 2 2 ) 摘要: 研究了正常拇展肌、 拇收肌拉伸力学性质和模拟拇外翻拇展肌, 拇收肌移位吻接术后拇展肌和拇收肌的 力学性质。取 1 0 个足标本, 解剖后暴露拇展肌与拇收肌, 将标本固定于电子万能试验机底座上, 由钢丝绳吊钩沿 拇收肌、 拇展肌纵行方向钩住、 钢丝绳上端固定于试验机上夹头上, 驱动机器, 对标本施加拉应力, 直至拇收肌或拇 展肌断裂, 得出拉伸最大载荷、 应力、 应变等数据。对断裂后的拇收肌和拇展肌模拟临床手术进行移位吻接,
4、1 0 个 拇展肌标本做了键与健移位吻接, 另取1 0 个拇收肌标本做了腔与键吻接, 1 0 个拇收肌标本做了腔与骨膜吻接。分 别对吻接后的标本进行拉伸实验, 分别得出了吻接术后各组的拉伸最大载荷、 应力、 应变等数据和曲线。 以多项式, 用最小二乘法得出了各组标本的应力一 变关系表达式及应力应变曲线。实验结果表明, 拇收肌的应 力与拇展肌接近。拇收肌应变大于拇展肌。模拟临床手术拇展肌键与膛吻合拉伸强度大于拇收肌键与腔吻合。 应变小于拇收肌腔与键吻合, 拇收肌移位腔与骨膜吻接强度低于键与膛吻合, 二者应变较接近。得出了一些重要 结论。对实验结果进行分析讨论。 关键词: 拇收肌; 拇展肌; 吻接
5、术; 生物力学 K e y w o r d s 中图分类号 : m u s c l e a d d u c t o r h a l l u c i s ;m u s c l e a b d u c t o r h a l l u c i s ; a n a s t o m o s i s ; b i o m e c h a n i c a s R 3 1 8 . 0 4文献标识码A文章编号0 2 5 8 - 8 0 2 1 ( 2 0 0 6 ) 0 2 - 0 2 5 3 - 0 4 引言 拇趾活动调节是由拇内在肌和外在肌的肌键实 现的, 近端趾骨的横截面显示, 屈肌、 伸肌、 外展肌和 内
6、收肌的相对位置, 使拇趾在本身韧带的制约下, 能 作任何方向的活动 。在日 常生活中 人们大都是穿 鞋的, 拇趾的内侧边在正常情况下有一外力, 正常情 况下第一M趾关节的外翻角小于巧度 。生活中 有些人穿着不适宜拇趾正常生理功能的瘦型高跟 鞋, 长此以往第一M趾关节外翻角增加, 在外力的作 用下打乱了M趾关节的平衡关系, 使其丧失稳定性, 造成拇外翻和拇囊炎。这种拇囊炎不同于类风湿性 关节炎等引起的滑囊炎。由于穿不适宜的鞋子鞋尖 紧, 限制了拇趾的两个平面活动, 第一M趾关节的内 侧韧带被拉伸, 外侧韧带压缩, 当拇趾被推向外侧 时, 伸肌膜也移向外侧, 屈肌腿则将拇趾拉向外侧并 使其内旋,
7、第一趾骨发生这一转位时, 正常起外展作 用的拇外展肌开始起屈肌作用, 引起近节趾骨旋转。 拇趾的平衡失调, 第一M骨偏向内侧, 形成一特征性 拇外翻位置 。当然不排除有些拇囊炎是先天性因 素形成的。 拇囊炎的根治办法只有行拇展肌移位吻接术, 通过手术重建拇展肌的功能, 达到拇趾平衡稳定的 效果。鉴于临床的实际需要, 对正常国人新鲜尸体 拇展肌、 拇收肌、 拇展肌膛与键移位吻合术、 拇收肌 键与键移位吻合术、 拇收肌键与骨膜移位吻合术标 本进行拉伸实验, 得出了各组标本的最大载荷、 应 力、 应变等数据。以多项式, 用最小二乘法得出了各 收稿 日 期: 2 0 0 5 - 1 1 - 3 0 ,
8、 修回日期 通讯作者。 E - m a i l : m a h s j l u : 2 0 0 6 - 0 1 - 1 2 0 . e d u. c n 中国生物医学工程学报2 5卷 组标本的应力一 应变关系表达式及应力一 应变曲线。 得出了一些重要结论, 对实验结果进行分析讨论。 镜测量标本的直径, 拇展肌的直径为9 . 1 8 m m , 拇收 肌直径为 9 . 6 0 m m, 拇收肌长为 1 5 7 m m( 起点为第 2 m骨底, 终点为拇趾近节趾骨底) , 拇展肌长为 1 7 2 m m ( 起点为跟骨, 终点为拇趾近节趾骨底) 。 肌键和其它软组织一样, 其弹性主要来自嫡的 改变
9、。因而不存在唯一的自然状态。所以首先对试 样进行预调处理, 即在同一应力水平下加载 一卸载 2 0 次 2 .3 。发现在同一应力水平下, 卸载曲线的伸 长比要比加载曲线的伸长比大, 且将载荷到零并经 过一段时间之后即可恢复到原有形状。每个试样分 别预调处理后进行实验。 将经过预调的标本下端分别固定于电子万能试 验机的下端, 分别以钢丝绳的吊钩钩住拇收肌、 拇展 肌纵行向, 钢丝绳上端装夹到电子万能试验机上夹 头上。预先将标本的原始尺寸输人给控制机器的计 算机, 设定好计算机程序, 记录方式 X - Y , 其中X轴 为应力, Y轴为应变。本实验以2 0 m m / m i n的速度 的对试样
10、施加拉应力, 试样破坏后, 计算机自动输出 载荷、 应力、 应变等数据和应力一 应变曲线等。标本 破坏部位均为腔与键或腔与骨膜吻合部位, 断口为 撕裂不规则断口。各组标本拉伸实验数据 无士S D 见表1 , 2 , 3 , 4 , 5 。为了描述各组标本拉伸实验的应 力一 应变关系, 对各组标本应力、 应变数据取 巧个点 采用多项式进行拟合, 得出各组标本的应力 一应变 关系表达式为: 正常拇收肌组 。 ( E ) = 0 . 0 0 0 3 + 0 . 1 5 3 0 E - 0 . 1 8 5 3 E 2 + 0 . 1 8 9 6 E 3 正常拇展肌组 a ( E ) =一 0 . 0
11、1 2 3 E + 0 . 6 0 6 e 2 - 0 . 7 8 2 E 3 拇收肌移位键与键吻接组 U ( E ) =一 0 . 0 0 0 1 + 0 . 0 1 4 8 一 0 . 0 4 5 E 2 + 0 . 0 1 6 E 拇展肌移位键与键吻接组 以。 ) 二 0 . 0 7 9 7 E - 0 . 0 7 4 2 E 2 + 0 . 1 1 6 E 拇收肌移位键与骨膜吻接组 到: ) 二 0 . 0 0 0 1 十 0 . 0 2 3 3 E + 0 . 0 4 8 2 E 2 一 0 . 0 4 1 0 e 3 表 1 拇收肌拉伸实验结果 样号最大载荷( k N ) 应力(
12、M P a )应变( %) 392033655113199930 内J,J内,j内J内j,乙内, 1 材料与方法 本实验所用 2 0个标本均为急性头部外伤致死 的健康成年人新鲜尸体 1 0 具, 左、 右各 1 0 个标本, 年龄2 2 岁一 3 0 岁, 人死后2 h 之内解剖取下双足及 全部肌肉, 。以生理盐水浸湿的纱布包裹标本, 装人 塑料袋中, 密封后置于 一 2 0 冰箱内保存。实验前 取出标本, 在常温下解冻后, 解剖暴露出拇展肌与拇 收肌。分别对暴露出的拇展肌和拇收肌各 1 0 个( 不 取脱离体) 进行拉伸实验。拇展肌、 拇收肌拉断后, 模拟临床手术, 对拇收肌, 拇展肌各 1
13、 0 个标本, 用整 足实现肌一 健一 骨统一的系统模拟临床手术, 以末端 编织法对腔与腿进行吻接。对其中 1 0 个拇收肌标 本模拟临床手术腔与骨膜以末端织法吻合术后, 对 吻合的拇展肌、 拇收肌进行拉伸实验。拇囊炎或拇 收肌、 拇展肌外伤断裂、 欲恢复肌腔的功能, 外科的 吻接法是十分重要的。常用的方法有四种 : 第一 种为间断缝合, 与肌膛胶原纤维相平行缝合几针, 因 而拉伸载荷直接作用于相对的两端; 第二种 k e s s l e r 缝合, 沿肌腿胶原纤维方向作横向和平行的缝合, 因 而作用肌膛上的拉伸载荷要在肌腔末端产生拉伸载 荷, 同时也产生一些压缩载荷; 第三种 B u n n
14、 e l l 缝合, 相对于胶原纤维方向作横向和斜向缝合, 因而作用 在肌键上的拉伸载荷在肌键两端同时产生压缩和拉 伸载荷。第四种为鱼嘴或末端编织法, 缝合与胶原 纤维垂直, 作用在肌键上的拉伸载荷在两个吻合处 产生剪切和压缩载荷川, 压缩载荷有利吻接后的肌 健的受力平衡。因此, 末端编织法使肌腿在手术后 立即具有最大强度 , 所以本实验采用末端编织法 进行吻接。 实验装置采用 S h i m a d z u A U T O G R A P H电子万能 试验机, 该机具有自动控制应力、 应变增加速度和使 应力或应变保持恒定的功能。载荷通过载荷传感器 传递, 传感器量程为 1 K N , 位移通
15、过光电编码器传 递, 应变通过机器的应变单元传递, 实验结束后, 计 算机自动输出最大载荷、 位移、 应力、 应变数据和曲 线等。 Z 拉伸实验与结果 取拇收肌、 拇展肌、 各 1 0 个标本、 拇收肌、 拇展 肌键与膛吻合各 1 0个标本、 拇收肌键与骨膜吻合 1 0 个标本, 首先测量标本的原始尺寸, 以读数显微 x士S D 0. 5 9 0 0. 4 8 0 0. 5 6 8 0. 5 3 6 0. 8 0 4 0. 5 9 2 0. 61 3 0. 5 8 4 0. 5 7 5 0. 5 5 9 0. 5 9 ( ) 士0. 08 4 0. 8 2 2 0. 6 3 3 0. 7 8
16、4 0. 7 4 0 1 . 1 1 0 0. 8 1 7 0. 8 4 6 0. 8 0 6 0 . 7 9 4 0. 7 7 2 0. 8 1 2 t 0. 1 2 0 备注 左足 右足 左足 右足 左足 右足 左足 右足 左足 右足 ,1,八,月峪、U门IOOC, 3. 2 7 t 0. 2 0 2期王玉发等: 模拟足拇展肌与拇收肌移位吻接术生物力学性质实验研究 2 5 5 表 2 拇展肌拉伸实验结果 样号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 x士S D 最大载荷( k N ) 0. 5 5 2 0. 5 2 9 0. 5 3 1 0. 5 6 8 0. 5 5 3 0. 5 6
17、 8 0. 5 8 1 0. 5 1 2 0. 5 5 1 0. 5 6 7 0. 5 5 1 10. 0 2 1 应力( M P a )应变( %) 0 . 8 3 4 2. 2 9 9 0 . 7 9 9 2 . 2 3 5 0 . 8 0 2 2 . 3 0 0 0 . 8 5 8 2 . 4 5 6 0 . 8 3 5 3 . 2 8 2 0. 8 5 8 2. 9 0 8 0 . 8 7 7 2. 9 8 1 0. 7 7 3 2. 3 0 0 0. 8 3 2 2. 0 9 8 0 . 8 5 6 2 . 2 3 5 0. 8 3 2 1 0. 0 3 2 2. 5 0 9士0.
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