构建关节软骨的滚压加载装置
张春秋1
樊瑜波2
孙明林3
武汉4
1.北京航空航天大学生物与医学工程学院,北京市100191;天津理工大学机械工程学院,天津市3001912.北京航空航天大学生物与医学工程学院,北京市,1001913.解放军武警医学院附属医院,天津市,3001614.吉林大学中日联谊医院,吉林省长春市,130022
摘要：背景:通常使用的加载装置或反应器有灌流式生物反应器、液压系统、直接动态压缩装置、剪切系统、拉伸装置或其中部分的组合.以上每一种载荷单独作用都没有实现软骨功能化培养,但即使是这几种的组合也不足以表征软骨的力学状态,构建的软骨功能与天然软骨仍有较大差距.目的:首次提出和研制了一种用于关节软骨构建的滚压加载装置,并在滚压加载条件下分析软骨的受力状态.方法:该装置包括滚动控制系统和压缩调节机构.滚动控制系统通过步进电机、丝杠控制辊子滚动速度,由齿轮和齿条啮合形成辊子纯滚动,辊子能够以均匀速度滚过培养物.压缩调节机构通过楔形滑块的相对滑动可以保证工作面平行升降,从而可以对培养物产生均匀、可调的压缩量.结果与结论:该装置对培养物提供了滚压的力学条件,使培养物处于动态压缩变形和剪切变形的复合加载过程.在滚压的力学条件下,有限元分析表明培养物受到复杂力学状态.培养物浅表层受到交替出现的压力、拉应力;中层在滚动方向平面内应力与表面有一定夹角,角度由45°～+45°呈周期变化;深层处应力都为压应力,与3个坐标轴方向接近.该装置的加载运动方式与关节的运动方式一致,滚压加载可能有利于功能化关节软骨结构、功能的构建.
关键词：关节软骨软骨组织工程滚压加载功能化构建数字化骨科
分类号：R318(医用一般科学)
资助基金：国家自然科学基金(10872147)天津市自然科学基金(09JCYBJC1400)国家自然科学基金(30772209)
论文发表日期：2010-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：4( 2688-2691 )
英文信息