防腐处理对皮质骨力学性能的影响研究

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为了研究道路交通事故中人体的损伤机理和耐受限度,研究者进行了大量的尸体试验。新鲜尸体能较好的体现骨骼在活体条件下的生物力学响应,但新鲜尸体难于获取、存储费用高,并且人的新鲜尸体可能携带各种致命的病菌,比如HIV、肺炎病毒等。因此,很多研究中所用的样本都是经过防腐处理的。但骨骼经过防腐处理后,其力学特性是否存在差异,目前还没有获得广泛认可的结论。为了能够更好地获得活体状态下人的生物力学响应,研究防腐处理后骨骼的力学性能是否发生变化十分必要。为了更准确地获取骨骼防腐前后的力学性能参数,本文在大量文献研究的基础上,提出了一种基于特定样本的利用计算反求来获取防腐前后骨骼材料力学参数的方法。由于人体的骨骼样本难以获取,本文选取了两只猴子的股骨作为试验对象。为了减小生物个体差异对试验结果的影响,试验样本采用6mmx2mmx0.5mm的矩形样片,每两片为一组(取自骨骼相邻的位置),一共获取18组试验样本。每组中随机选取一片进行31天的防腐处理,另一片作为参照不做防腐处理而直接进行三点弯曲试验试验。利用准静态三点弯曲试验获取力-位移曲线,通过材料参数反求获取所有样本的弹性模量、切线模量和屈服应力等力学参数。最后利用统计方法分析防腐处理对材料力学参数的影响。统计结果表明,防腐处理前后弹性模量没有明显的差别(新鲜样本:9707.9MPa;防腐处理样本:9532.8MPa),屈服应力也没有明显的差别(新鲜样本:143.6MPa;防腐处理样本:139.0MPa),但切线模量则在防腐处理后增加了80%(新鲜样本:374.3MPa;防腐处理样本:673.6MPa)。因此,在后续的尸体试验中应该考虑防腐处理对骨骼切线模量的影响,以更准确地模拟骨骼在活体状态下的力学性能。
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