關鍵詞】密度

【摘要】目的研究人髕腱密度與其生物力學的關系,尋找能于前交叉韌帶重建術前檢測髕腱移植物生物力學性質的方法。方法對20例不成對人體髕腱(男10例，女10例)進行單軸拉伸試驗,來研究供者性別及髕腱密度對其生物力學性質的影響,髕腱密度根據其所測得體積和質量計算出。結果髕腱的生物力學性質基于性別上的差異均無顯著性,而與其密度呈正相關。密度＞1.68g/cm3(n=8)的髕腱的最大抗張強度比質量密度＜1.68g/cm3(n=12)者明顯要高。結論髕腱密度可以用來評價該髕腱的質量,因此，可利用術前測量活體內髕腱的密度來決定該前交叉韌帶重建是用異體移植物還是自體移植物。

【關鍵詞】髕腱；密度；移植物質量；生物力學性質

Themechanicalpropertiesofthehumanpatellartendoncorrelatedtoitsmassdensity

【Abstract】ObjectiveTostudytheeffectsoftissuemassdensityonthemechanicalpropertiesofthepatellartendonandfindoutpredictorsofthemechanicalpropertiesofthepatellartendon,usedasgraftsinanteriorcruciateligamentreconstructionsurgeries.MethodsUniaxialtensiontestswereperformedtodeterminetheeffectsofdonorsexandmassdensityofthetissueonthemechanicalpropertiesoftwentyunpairedhumanpatellartendons(10maleand10female).Massdensityofthepatellartendonwasdeterminedbymeasuringitsvolumeandmass.ResultsNoevidenceofsex-baseddifferencesinanyofthemechanicalpropertiesofthepatellartendonwasfound.Themechanicalpropertiesofthepatellartendonweresignificantlycorrelatedtoitsmassdensity.Thetensilestrengthweresignificantlyhigherforthosepatellartendonshavingamassdensitygreaterthan1.68g/cm3.ConclusionThemassdensityofthepatellartendonmaybeconsideredasanindicatorofmechanicalpropertiesofthepatellartendonorgraftquality.Invivomeasurementofthemassdensityofthepatellartendon,priortosurgery,canbeusedtodecideifaparticularACLreconstructionshouldbecarriedoutwithanallograftoranautograft.

【Keywords】patellartendon；massdensity；graftquality；mechnicalproperties

1材料與方法

1．1材料來源經過嚴格篩選的人手掌肌腱45根,男35根,女10根,供者平均年齡為(55±3)歲,由中國人民解放軍第401醫院提供.肌腱經過－80℃深低溫冷凍7周后隨機分成A、B、C組共3組。

1．2研究方法A組肌腱在干冰環境下行3．5kGy高能電子束照射10次,總輻射劑量為35kGy.B組在干冰環境下行3．5kGy的γ射線照射,共10次,總輻射劑量為35kGy.C組肌腱只在干冰環境下保存.

1．3組織學觀察對各組肌腱分別行蘇木精G伊紅(HE)染色和膠原纖維經典VG染色,觀察組織形態學改變.

1．4羥脯氨酸(Hyp)含量檢測采用高效液相色譜法分別檢測各組肌腱Hyp的含量.

2結果

【摘要】口腔種植學產生于口腔修復學、口腔外、牙周病學、口腔組織病、口腔材料學、口腔放射學、口腔預防保健學、生物力學、機械工學等學科的專業知識，在它們的交界邊緣處形成。人工種植牙生物力學是種植牙成功不可忽視的一個重要方面，過大或過小的應力均可引起牙周骨組織的吸收或萎縮，從而導致人工種植牙的失敗。筆者通過種植體材料，種植體的形態結構，種植體長度及直徑，種植體與上部結構的連接方式等因素對應力分布的，把近年來人工種植牙生物力學進行綜述。希望本文能對廣大口腔醫務工作者了解這門學科及從事種植義齒活動工作時，發揮一些有益的作用。

【關鍵詞】人工種植體生物力學研究進展；種植材料；種植體形態結構；植體上連接裝置種植體長度和直徑；種對應力分布的影響

種植義齒是口腔科領域中最快，最令人興奮的一個分支，已成為與高速渦輪牙機、全景X線機、高分子粘固材料并列的20世紀牙科發展的四項重大突破之一。一個成功的人工種植體應該和骨組織直接結合，形成良好的生物力學相容性，將咀嚼壓力均勻分布到周圍骨組織，應力過大或過小，都無益于種植牙周骨組織的重建，都將導致種植牙的失敗。

1應力分布研究的發展

在20世紀70年代以前，生物力學研究和應力分布的檢測多采用電測法和光彈法，電測法是實驗應力方法中最基本的方法之一，它的靈敏度與精確度較高，可用于現場測定，用于各種復雜環境下測量多種力學參數，但電測法只能逐點測量物件表面的應變，且僅能獲得應變片所在位置的應變平均值，不能直觀得出構件應力分布的全貌，在環境條件惡劣時誤差較大。光彈應力分析法具有直觀性和全場性的優點，可用以分析各種形狀的復雜構件和表面應力，也是口腔生物力學常采用的研究方法，但光彈法不能把材料力學和彈性聯系起來，如不能出模型內任意處的應力值和位移植。自從1973年resher和Farah幾乎同時將有限元法（finiteelementmethod,FEM)于口腔醫學領域，FEM已成為一種有效的數學工具，在口腔生物力學研究中得到廣泛應用。FEM具有以下優點：可以準確地表達復雜的幾何形狀；可以在同一模型上對不同性質的材料進行力學分析；可以進行復雜載荷條件下的應力分析；模型的轉換較為簡便；對應力的內部狀態及其它力學性能定量測定的代表性好，同時FEM在應用中自身也不斷得到完善，其中從二維到三維是FEM發展的一個飛躍。1976年Weinstein等應用二維FEM分析了多孔圓柱種植體界面的應力分布，將FEM引入了口腔種植領域，從此，有關種植義齒生物力學的研究進入了一個新的階段。

2種植體材料對應力分布的影響

1材料與方法

1．1材料來源

經過嚴格篩選的人手掌肌腱45根，男35根，女10根，供者平均年齡為（55±3）歲，由中國人民解放軍第401醫院提供。肌腱經過－80℃深低溫冷凍7周后隨機分成A、B、C組共3組。

1．2研究方法

A組肌腱在干冰環境下行3．5kGy高能電子束照射10次，總輻射劑量為35kGy。B組在干冰環境下行3．5kGy的γ射線照射，共10次，總輻射劑量為35kGy。C組肌腱只在干冰環境下保存。

1．3組織學觀察

人工種植牙生物力學相容性是種植牙成功的不可忽視的一個重要方面，過大或過小的應力均可引起牙周骨組織的吸收或萎縮，從而導致人工種植牙的失敗。本文通過種植體的材料，種植體的形態結構，種植體長度及直徑，種植體與上部結構的連接方式等因素對應力分布的影響，把近年來人工種植牙生物力學研究進展簡略的進行綜述。

種植義齒是口腔科領域中發展最快，最令人興奮的一個分支，已成為與高速渦輪牙機、全景X線機、高分子粘固材料并列的20世紀牙科發展的四項重大突破之一。一個成功的人工種植體應該和骨組織直接結合，形成良好的生物力學相容性，將咀嚼壓力均勻分布到周圍骨組織，應力過大或過小，都無益于種植牙周骨組織的重建，都將導致種植牙的失敗。據此，本文特將人工種植牙的生物力學研究進展作一概述。

1應力分布研究方法的發展

在20世紀70年代以前，生物力學研究和應力分布的檢測多采用電測法和光彈法，電測法和光彈法屬于實驗應力分析法。電測法是實驗應力分析方法中最基本的方法之一，它的靈敏度與精確度較高，可用于現場測定，用于各種復雜環境下測量多種力學參數，但電測法只能逐點測量物件表面的應變，且僅能獲得應變片所在位置的應變平均值，不能直觀得出構件應力分布的全貌，在環境條件惡劣時誤差較大。光彈應力分析法具有直觀性和全場性的優點，可用以分析各種形狀的復雜構件和表面應力，也是口腔生物力學常采用的研究方法，但光彈法不能把材料力學和彈性理論聯系起來，如不能計算出模型內任意處的應力值和位移值。自從1973年Theresher和Farah幾乎同時將有限元法（finiteelementmethod，FEM）應用于口腔醫學領域，FEM已成為一種有效的數學工具，在口腔生物力學研究中得到廣泛應用。FEM具有以下優點：可以準確地表達復雜的幾何形狀；可以在同一模型上對不同性質的材料進行力學分析；可以進行復雜載荷條件下的應力分析；模型的轉換較為簡便；對應力的內部狀態及其它力學性能定量測定的代表性好，同時FEM在應用中自身也不斷得到完善，其中從二維到三維是FEM發展的一個飛躍。1976年Weinstein等應用二維FEM分析了多孔圓柱種植體界面的應力分布，將FEM引入了口腔種植領域，從此，有關種植義齒生物力學的研究進入了一個新的階段。Meijer等［1］將二維有限元法和三維有限元法進行了比較，認為后者的模型相似性好，可客觀反映被分析受力結構的信息，但是有限元法的單元在大小、形狀、數目、載荷情況、假設條件與真實情況差異及邊界條件等均影響結果。因此，為使結果更加真實可信，有限元法的研究手段不斷完善，目前已從靜態研究發展到動態研究，并有向非線性發展的趨勢。

2種植體材料對應力分布的影響

人工牙種植體的研究和應用已有30多年的歷史，但迄今為止，只有少數幾種材料的種植體為人們所接受，其中應用歷史最長、也最廣泛的是鈦質種植體，金屬鈦具有良好的生物相容性，與骨組織形成緊密、牢固的結合，而且其彈性模量與骨很接近，與骨結合所形成的界面是動態的，在適當負荷的刺激下，種植體與骨的接觸程度在一年后會從53％增加到74％［2］，所以說鈦是一種理想的種植材料。Mailath（1989）等［3］用有限元法對種植體材料進行了研究得出結論，種植體材料的彈性模量至少為110，000N／mm2（1．1×10MPa）。Clelland（1991）等［4］用三維有限元法研究了Screw－vent骨內種植體及支持組織應力分布情況，這種商業純鈦種植體最大應力區是在種植體的頸部，這些應力比商業純鈦的疲勞極限（259，90MPa）低18倍，骨內最大壓力值（19．57MPa）是在頸部的舌側區，而且Screw－vent種植體近遠中應力（最大為0．38MPa）比種植體頰、舌側低得多。這一點和以前放射照片研究的骨吸收發生在種植體的近遠中不同。為了更快的形成骨整合，人們還從種植體的表面涂層入手。尤其是羥基磷灰石噴涂（hydroxyapatite，HA）研究最多，但還是有很大爭議，生物活性材料的涂層，可以改善與骨的結合方式，從生化角度上看，對種植牙長期成功是有益的，但從生物力學角度是否有明顯的改善并不清楚［5］。Rieger（1989）進行了研究認為：骨結合界面與骨適應界面比較，從生物力學上看種植牙周圍骨內的應力分布比較并沒有明顯的改善，這還有待于進一步研究。最近Meijer（1997）等［6，7］使用柔韌高分子生物材料（polyactiv，PL）即聚丁烯對二苯酸鹽（酯）聚合物（polyethylene－oxidepolybutylene－terephthalate（PEO：PBT）copolymer）和硬性HA穿齦種植體進行動物（狗）實驗研究，從組織學上和臨床方面作一比較，PL設有三種（一種密集型，兩種多孔型）6個月加載，PL和HA種植體周圍骨組織在第6周有骨吸收（高度失去1mm），第12周可見重建，18周后恢復到原來的水平，結果PL比HA引起密度上較少的降低。這個結果顯示：柔韌種植材料更有利于應力向周圍骨組織傳導。臨床方面PEO：PBT和陶瓷、生物玻璃、鈦、和其他材料相比較，結果：PEO：PBT是一種柔韌材料，能降低穿齦種植體頸部應力峰值，致密型PL功能合適，運動性能與天然牙相近似，表現出最好的臨床功能，也能減少種植體周圍應力峰值。從組織學觀察得出結論：柔韌的骨結合，種植體更能較好地把應力傳導到周圍骨組織，因此它可能是硬性種植體有前途的替代物。