生物力学的研究范文篇1

关键词：初中物理；课堂教学；学生；自主学习；能力

基金项目：教育部人文社会科学研究项目“新课程目标下的中学物理教学设计理论及其在新疆各民族中学实践的研究（No：10XJJA880002）”研究成果。

在初中物理的课堂教学过程中，教师应当充分利用学生的各种感官，促使学生在课堂学习中获取各种不同的体验，培养学生各个方面的学习技能，从而促使学生通过自主学习能力的提高得到全面的发展。因此，在当前新课程改革的大环境下，教师应当在课堂上融入更多的新理念，为学生展示一个开放的、自主的学习课堂，充分调动初中学生学习物理知识的积极性，从而有效培养他们的自主学习能力。

一、自主学习——让学生懂得自主选择物理题目

(一)学生依据各自的学习能力情况选择物理题目

教师应当教会学生充分了解自身的学习能力，从而选择出跟自己的水平最为合适的题目，也就是说要选择“跳一跳就能够够得着”的物理习题，而针对某一个特定的学段，应当避免选择那些太困难或者太简单的习题。

(二)教会学生在不同时期选择不同的物理习题

在平时的学习、练习当中，学生应当尝试选择一些比较陌生的、难度较大的题目来解答；在考试前期，则需要选择一些平时已经练习过的熟悉习题抑或是难度较小的习题进行解答。在平时的练习过程中，教师要督促学生将作业中遇到的比较新奇的解法认真记录在一起，帮助学生迅速拓展自主解题思路。与此同时，学生应该将在作业里面遇到的典型的错误解题集中记录好，编写属于自己的“错题集”，从而积极提高学生的解题水平。【1】

(三)训练学生熟悉选题的依据

学生选题的基本依据主要包括：题目中所涉及的物理模型比较独特的；题目的物理情境新颖的；解法比较特别的；能够帮助学生深层次理解物理概念及规律的；题目当中渗透了科学的物理思想的；等等。

二、自主学习——教会学生创新实验课

（一）有机结合演示实验和兴趣

在初中年级的物理教学里面，最为常见的手段之一就是物理实验的演示。在演示物理实验的过程中，教师不能够将注意力只集中在书本定律是否合法的验证方面，还应当针对实验演示的进程实施分布设计，从而重视实验过程本身所存在的趣味性，科学利用实验的演示充分激发出学生对物理学习的好奇心，最终激发学生积极训练自己的自主探究思维，锻炼自己的自主学习能力。【2】例如，当教师在演示压强的实验时，使劲将一个生鸡蛋握在掌心，鸡蛋几乎无法破碎，当拿着生鸡蛋轻轻在碗边一敲时，鸡蛋很容易就破了，这样做就能够有效激发学生去思考压强的大小跟物体受力面积的大小之间存在的联系。

另外，在演示物理实验的过程中，教师应当积极利用现有的多媒体设备，从而增强实验的演示效果。例如，当教师在利用交互式的电子白板的时候，既可以将传统多媒体演示物理实验的展示过程完全替代，还可以加强对实验过程的深层次演示，同时适当回访实验过程，促使物理实验的演示更加完整、清晰。以教学电路图的过程为例：电路图具体的物理实验过程可以由电子白板来展示，并能够将电路图、数据表格以及实物图、实验结论等集中在同一个屏幕上演示，然后教师督促学生跟自己一起调整、修改电路图，促使板书的内容跟实验的演示过程能够在视觉上充分地融合在一起。这些多媒体工具的科学使用能够有效激发学生的学习兴趣，培养学生的自主学习能力。

（二）足够重视分组实验

分组实验是学生开展合作探究的过程，是学生积极实施自主学习的过程，是学生真正进入物理课堂角色并将自己的手、眼、脑全部投入学习的一个有目的的探索过程。【3】这个时候教师就要重视培养学生的学习技能，充分了解学生的自主学习能力的具体情况。在具体的分组过程里，教师首先就要确保学生的参与程度足够高，引导学生实施科学的自主分工，致力于让每一位学生都有机会参与分组实验，杜绝一些能力较强的学生排挤其他学生的现象发生；其次，教师要督促学生开展合作探究，通过学生的参与以及探究过程实现学生在物理知识的理解、态度、技能以及认知等的实质性的变化。

例如，在教学物理教材的《串联和并联》这一课时，教师就可以选择将该单元的知识点全部结合在一起，把原来的教师验证性实验转变为学生自主探究实验，在课堂上采用启发式的教学手段实施分组实验，促使学生在分组实验的探究活动中获取自主的学习能力，获取源自自主学习的乐趣。

（三）渗透科学研究方法

在物理实验课堂上开展分组探究的过程里面，教师要重视指导科学的研究方法，让学生能够子啊自主探究实验的环节逐步形成一般的探究方法：提出探究的问题—假设并猜想—制定教学计划并设计实验步骤—开展实验并收集数据—分析数据并论证结果—评估实验效果—沟通、合作。

例如：在前面提到的探究《串联和并联》的课堂上：首先，教师督促学生依据两盏灯都要亮起来这一要求把现有的实验器材连接成一个简单的电路，然后教师在各个组学生完成的众多的电路中选择几个较为相似的，并要求学生开展自主讨论，通过比较分析法找出这些电路的相同处，从而总结出“串联”的连接电路的方法。其次，教师督促学生依据只让一盏灯亮而另一盏灯不亮这一要求适当改变电路的连接，进行自主的分析、探究，找寻出正确的连接电路的途径。这样一来，某一些小组的学生就可以积极连接出正确的“并联”电路，而有些小组的学生会出现电路短路的连接，造成其中的一盏灯不亮。通过仔细的观察和分析，学生可以自主发现并联电路跟串联电路之间存在的不同，最终得出电路并联和电路短路的连接方法。

（四）训练学生的动手能力

训练初中学生自主学习能力最为基本的途径之一就学生自己动手，这一途径还能够激发学生的学习兴趣、表现学生的学习水平、提高学生的学习质量。因此，在初中物理的教学过程里，教师要积极引导学生将课堂物理实验延伸到课外，充分利用教材中的一些小实验和生活中实际存在的材料去训练学生的动手能力。

例如，在教学《电磁铁》这一节内容时，教师可以事先设计好自制电磁铁的方法，然后督促学生自己动作制作电磁铁，在课外做好之后再将成品拿到课堂上进行展示。在自主制作电磁铁的过程中，学生能够更加深刻地记住电磁铁，这对于学生学习《电与磁》这一章的内容有很好的帮助作用。

（五）重视引导学生进行反思与总结

实验是一种实践活动，需要有机融合人的感性思维跟理性思维。在初中物理实验的教学环节，教师可以让学生在操作实验的基础上仔细观察实验产生的现象，并自主分析实验现象产生的原因，针对实验现象的变化开展深入的反思活动，从而总结出物理实验的科学规律。【4】

例如，在《探究凸透镜成像的规律》的实验中，将蜡烛放在焦点以内，我们可以观察到“正立放大的虚像”；将蜡烛放在1倍焦距和2倍焦距之间，我们可以观察到“倒立放大的实像”；将蜡烛放在2倍焦距以外，我们可以观察到“倒立缩小的实像”。针对这一系列的现象，教师应当引导学生进行反思并总结：1倍焦距是成实像与虚像、正立与倒立的分界点；2倍焦距是成放大与缩小像的转折点；物体由2倍焦距向焦点移动过程中，像逐渐变大；物距小，像距大，像变大等等。这些归纳过程为知识的迁移和灵活运用打下了良好的基础，能够成功培养学生的自主学习能力。

三、结语

新课程标准下的教材内容以及教学内容都是丰富多彩的，学生各个方面的能力也在随着新课程改革带来的各种全新的教学方法而不断地提高。当然，这当中存在的很多问题和不足还需要教师跟学生一起努力去发现、探究、反思。

参考文献：

[1]陈立文.如何培养学生的自主学习能力[J].新课程(教研版),2009,(03).

[2]王风琴.充分利用课堂培养学生自主学习能力[J].新作文(教育教学研究),2010,(10).

生物力学的研究范文

[关键词]组织工程;犬;气管;生物力学;张开角

[中图分类号]R318[文献标识码]A[文章编号]1008-6455(2010)07-1015-03

Biomechanicalresearchoftissueengineeredcaninetrachea

ZHANGWen-hao1,HUORan1,LIShang-bin2,YUQing-ping3,ZHAOYang1,GAOFeng1

(1.DepartmentofCosmetologyandPlasticandBurn,ProvincialHospitialAffiliatedtoShandongUniversity,Jinan250021,Shandong,China;2.DepartmentofNuclearMedicine,ProvincialHospitialAffiliatedtoShandongUniversity;3.HezeMunicipalHospitalofShandongProvince)

Abstract:ObjectiveTofindthebasicmechanicalpropertiesoftissueengineeredtracheabydetectingtheopeninganglesandresidualstrainsofacellularmatrixofcaninetracheasintheno-loadandzero-stressstates.MethodsThe5th～10thtrachealringsbelowthyroidcartilageofcaninewererespectivelytreatedwithmodifiedCourtmanenzymedigestmethodandcryopreservedmethod.Thendetecttheopeninganglesandresidualstrainsofthesetwoacellularmatrixgroupsandfreshtracheagroupintheno-loadandzero-stressstates.ResultsTheopeninganglesoffreshtracheagroupwerelargerthanthosetwoacellularmatrixgroupswithstatisticaldifference.TheopeninganglesandresidualstrainsofmodifiedCourtmanmethodgroupwerelargerthancryopreservedmethodgroupwithstatisticaldifference.ConclusionBothmodifiedCourtmanmethodandcryopreservedmethodcaninfluencetheradialsustainofcaninetracheas,thetissueengineeredacellularmatrixtreatedwithmodifiedCourtmanhasabetteranti-compressibilitythancryopreservedtrachealacellularmatrix.

Keywords:tissueengineering;canine;trachea;biomechanics;openingangle

各种原因如创伤、肿瘤等引起的长段的气管缺损,因吻合口张力过大而不能直接缝合时,需要用人工气管来修复,其中组织工程化气管因其在免疫排斥、材料来源等方面的优势逐渐成为气管重建外科的研究热点。组织工程化气管较为常用的去抗原方法有深低温冷冻和酶消化法。本实验主要探讨这两种方法处理后的脱细胞气管基质的生物力学性能较新鲜气管有无明显变化,并推测气管移植后的塌陷是否与处理方法的不同造成的力学性能变化有关。

Han[1]和Fung[2]指出零应力气管扇形体虽然不是圆形的,但是利用扇形体内壁中点与内壁两端点连线的夹角所定义的张开角依然可用来描述气管扇形体的主要特征。我们采用Han和Fung相同的方法取得犬气管的无载荷状态和零应力状态。仔细检测犬气管无载荷状态的内、外壁周长和零应力状态的内、外壁弧长以及张开角,计算其残余应变,将深低温冷冻法和酶消化法犬脱细胞气管基质与新鲜犬气管的各项指标相比较,以研究其变化趋势,为组织工程化气管的进一步研究做力学方面的初步探讨。

1材料和方法

将实验用成年犬(雌雄不限)按30mg/kg静脉注射3%戊巴比妥钠生理盐水溶液麻醉,切取颈段气管甲状软骨下第5～10环气管段,仔细剔除气管外壁结缔组织,4℃D-Hanks清洗保存备用,热缺血时间少于15min。选取直径及形态相近的气管段,分别用于新鲜气管测量、程控降温冷冻保存、改良的Courtman方法[3]气管黏膜脱细胞处理。

1.1深低温冷冻组处理方法

1.1.1冷冻保护剂成分:胎牛血清20%、二甲基亚砜(DMSO)10%、青霉素50U/ml、链霉素50mg/ml。

1.1.2冷冻方法:所取气管段分别移入注满冷冻保护剂的无菌生物冷冻管中,每管装1个气管段,使气管段浸没于冷冻保护液中,封口后置于4℃冰箱中冷平衡30min,应用程控降温仪程序降温,降温速率为1℃/min,降至-80℃后取出,迅速放入-196℃的液氮中保存6周。测量前将冷冻管从液氮罐中取出,置入37℃恒温水浴震荡箱中,轻轻摇动,使气管段均匀快速解冻复温。

1.2改良Courtman法气管黏膜脱细胞组处理方法

1.2.1使用1%TritonX-100和2U/ml脱氧核糖核酸酶(DNAse)、1mg/L核糖核酸酶(RNAse)联合顺序作用于气管组织,以脱去粘膜细胞。为防止蛋白酶对细胞外基质中的胶原成分产生破坏,在消化液中加入蛋白酶抑制剂(Aprotinin)和EDTA,抑制蛋白酶作用,保护胶原成分结构完整。配置消化液如下:A液:pH=8的Tris-Hcl缓冲液(1000ml含6.05gTris碱,0.2gEDTA、10万KIUAprotinin);B液:pH=8的Tris-Hcl缓冲液(1000ml含6.05gTris碱,87.7gNaCl、0.2gEDTA、10万KIUAprotinin);C液:pH=7.4的Tris-Hcl缓冲液(1000ml含10mlTritonX-100、0.2gEDTA、10万KIUAprotinin);D液:pH=7.6的Tris-Hcl缓冲液(1000ml含有DNAseⅠ2000U、RNAseA1mg、MgCl21.22g、CaCl21.11g)。

1.2.2消化步骤如下:①加入消化液A,恒温摇床4℃震荡24h,每8h更换新的消化液;②加入消化液B,恒温摇床4℃震荡24h,每8h更换新的消化液;③4℃D-Hanks震荡洗涤4次,每次15min;④加入消化液C,恒温摇床4℃震荡24h,每8h更换新的消化液;⑤所取4℃D-Hanks震荡洗涤4次,每次15min;⑥加入消化液D,恒温摇床37℃震荡4h;⑦加入消化液C,恒温摇床4℃震荡24h;⑧4℃D-Hanks震荡洗涤48h,4℃D-Hanks内保存备用

1.3气管无载荷状态的内、外壁周长以及零应力状态的内、外壁弧长和张开角的测量方法:用着色笔分别标明气管软骨部分和肌肉部分的中点,垂直于气管纵轴方向,将相邻软骨环之间的韧带剪断,使之成为无载荷状态的独立气管环,按顺序盛放在装有生理盐水的培养皿中,将培养皿放在扫描仪上直接扫描,从而将无载荷状态气管环的几何信息数字化存储在计算机中。取得信息后,将气管环自扫描仪上取下,从气管环肌肉部分中点剪开,从而得到零应力状态下气管扇形体,将其放回培养皿中,静置20min,待其形态稳定后,再放回扫描仪进行扫描,从而取得零应力状态下气管环的数字几何信息(图1)。最后,运用专用图像分析软件处理扫描所得图像,测得无载荷状态气管环和零应力状态气管扇形体的内、外壁弧长以及张开角等几何尺寸。

1.4统计分析:数据经SPSS13.0软件包进行统计分析,采用单因素方差分析,组间两两比较采用Q检验(Newman-kueuls法)。采用均数±标准差(x±s)来表示,P

2结果

2.1形态学观察:如图1所示,分别为各组无载荷状态下犬气管环扫描图像和各组零应力状态下犬气管扇形体扫描图像。A组为新鲜气管组,B组为深低温冷冻组,C组为改良Courtman法气管黏膜脱细胞组。其中圆弧部分为气管环的软骨,直线部分为肌肉部分。剪开前大体观察可见各组样本大小、形态相近,无明显结构异常。

2.2气管的张开角:检测各组犬气管零应力状态下扇形体,分别测量其内壁中点与两端点连线所成的张开角。结果见表1。检测数据采用均数±标准差(x±s)表示,组间两两比较采用Q检验。

结果(表2)示:新鲜气管组张开角为103.632°±11.695°,深低温冷冻法脱细胞组的张开角38.889°±11.814°,改良Courtman法脱细胞组张开角为72.332°±14.8258°,组间两两比较均有统计学差异(P

2.3气管内外壁周长及其伸长比:测量各组犬气管环及剪开后气管扇形体,分别获得无载荷状态下气管环内壁周长Ci、外壁周长Co,零应力状态下气管扇形体内壁弧长Li、外壁弧长Lo。检测数据采用均数±标准差(x±s)来表示。计算出内、外壁伸长比为:λi=Ci/Li,λo=Co/Lo,(公式1)。由定义可得出在无载荷状态下残余应变(格林应变Greenstrain)的数学计算公式为Ei=(λi2-1)/2,Eo=(λo2-1)/2,(公式2)。

结果(表1)示:各组犬气管内、外壁伸长比均大于1,即内外壁周长剪开后均有缩短,这与国内王忆勤[3]教授等对大鼠气管测量结果(λi1)有所不同。对三组标本λi、λo进行方差分析,结果可认为各组间内、外壁伸长比(λi、λo)差异均有统计学意义(P

2.4气管的周向残余应变:根据公式计算出各组气管标本的残余应变,并分别对内壁残余应变Ei及外壁残余应Eo行方差分析。结果(表2)示:各组均数不相等,差异有统计学意义(P

2.5张开角与残余应变的关系:以上分别对张开角及残余应变得分析可以看出,新鲜组气管张开角比另外两组脱细胞处理组大,不同方法脱细胞处理的两组气管基质之间张开角也有统计学差异,但经改良Courtman法脱细胞处理的气管与新鲜气管的内、外壁残余应变并无统计学意义上的差异。从整体上来比较,张开角较大的气管组其内、外壁残余应变也较大,这个结果再一次印证了Fung关于张开角是残余应变直观表示的重要论断,也与国内复旦大学柳兆荣、王忆勤[4]等对大鼠气管测量所得结果相符合。

3讨论

本次实验又一次验证了气管在零载荷状态下存在残余应变,剪开后在残余应力的作用下将形成具有一定张开角的扇形体[6]。与以往国内对大鼠气管进行的实验研究结果不同点在于,以往实验结果显示,大鼠气管内壁伸长比小于1,内壁残余应变小于0,即剪开前大鼠内壁气管处于压缩状态,其内径周长小于剪开后的内弧长[4]。而本次实验结果发现所有三组犬气管标本的内壁伸长比均大于1,即从整体上看,犬气管内壁并未发现存在压缩现象。滕忠照[5]等曾做过大鼠气管两次剪开的实验,将大鼠气管肌肉部分和软骨部分分别剪开,发现除靠近气管杈的气管环外,大鼠气管的肌肉内外壁均有位拉伸状态。据此分析,由于犬气管的直径远大于大鼠气管,其肌肉部分弹性回缩很大程度上抵消掉了气管软骨部分的形变,所以在整体上计算,犬气管内壁伸长比大于1。由于犬气管与人体气管大小更接近,这一结果将有助于对人气管的力学性能的进一步研究。

Fung指出[6],活组织生长取决于应力,在一定压力载荷下,气管将产生适应性生长,使其与所处的力学环境相适应,气管张开角是残余应变的直观表示,可以用张开角来定量表示气管的残余应变[4],并进一步推断其径向抗压缩能力。从本次实验结果可以看出,新鲜气管的张开角明显大于进行脱细胞处理后的两组气管基质。这说明将气管进行脱细胞去抗原处理的过程中,各种物理及化学因素将对气管的抗压缩性能产生一定程度的不利影响。而本次实验所采用的两种脱细胞方法对气管的抗压缩性能产生的影响也不尽相同。以往对于气管移植的研究主要集中在去抗原处理[7-10]上,而在处理过程中可能会造成气管径向抗压缩能力下降并未引起人们过多重视,对于术后气管的塌陷也大多从免疫反应及血液供应等方面考虑,对气管本身支撑能力下降并未有明确研究,本实验对不同方法处理后犬脱细胞气管基质的支撑性能的初步研究,可望为以后组织工程化气管的进一步研究提供力学方面参考。

[参考文献]

[1]HanHC,FungYC.Residualstrainsinporcineandcaninetrachea[J].JofBiomechanics,1991,24:307-315.

[2]FungYC.Biomechanics:Motion,Flow,Stress,andGrowth[M].NewYork:SpringerVerlag,1990.676-680.

[3]CourtmanDW,PereiraCA,KashefV,eta1.Developmentofapericardialacellularmatrixbiomaterial;biochemicalandmechanicaleffectsofcellextraction[J].JBiomedMaterRes,1994,28(6):655-666.

[4]柳兆荣,王忆勤,滕忠照,等.正常大鼠气管的张开角与残余应变[J].中国科学,C辑,2001,31(6):557-564.

[5]滕忠照,柳兆荣,林逸汉,等.大鼠气管软骨和肌肉残余应变研究[J].中国科学,C辑,2004,34(3):284-290.

[6]冯元桢著.生物力学--运动、流动、应力和生长.邓善熙译[M].成都:四川教育出版社,1993:382-400.

[7]DavreuxCJ,ChuNH.Improvedtrachealallograftviabilityinimmunosuppressedrats[J].AnnThoracSurg,1993,55:131-134.

[8]TakashiT,KazuoN,NoriyoshiS,etal.Trachealreplacementwithcryopreservedtrachealallograft:experimentalindogs[J].AnnThoracSurg,1998,66:209-213.

[9]杨继承,胡建国,吴忠仕,等.异体气管移植去抗原性的实验研究[J].中国修复重建外科杂志,2006,20(1):73-76.

生物力学的研究范文

(1451医院整形外科西安7100542.第四军医大学西京医院整形外科中心西安710032)

[摘要]目的:观察皮肤伸展作用后生物力学特性和组织学的改变。方法:取4只体重20kg左右的猪为实验动物,采用自身对照方式进行,对伸展作用侧及对照侧皮肤标本分别进行拉伸断裂强度、拉伸断裂伸长百分率、皮肤本构关系等生物力学指标的测定及组织学的检查。结果:伸展皮肤的粘弹性下降。组织学观察可见伸展后表皮细胞层次增多,真皮层稍变薄。结论:皮肤伸展作用后,其生物力学性质及组织学均有明显变化。临床上可采用皮肤伸展术,以缩短疗程,提高疗效。

[关键词]皮肤伸展术生物力学特性组织学检查

[中图分类号]R622[文献标识码]A[文章编号]1008-6455(2000)09-0244-03

BIOMECHANICALANDHISTOMORPHOLOGICALCHANGESINSTRETCHEDPIGSKIN

ZHOULi-anLIZhunGUOShu-zhongetal

Depart.Plasticsurgery,451Hospital,(Xian710054)

[Abstract]Objective:Thestudywasdesignedtoobservethebiomechanicalandhistomorphologicalchangesinstretchedpigskin.Methods:On4pigs.stretchedskinwascomparedwithnon-stretchedcontrolskinfromtheoppositesideoftheanimal,usingapairedt-test.Thebiomechanicalandhistomorphologicalpropertiesweredeterminedinstretchedandnon-stretchedcontrolskin.Byusingtensometer,thesinwasevaluatedforstressstrainandparametersofstrength.Result:Thebiomechanicalpropertiesofthestretchedskinweredifferentfromthecontrolskin.Histomorphologicalexaminationrevealedthattheepidermislayerincrease.Therewasthinningofdermis,thedermalcollagenbundleswerethickerthanthoseofcontrole.Conclusion:Weconcludedthatthebiomechanicalpropertiesandhistomorphologicalchangesweredifferentfromthatoftheunstretchedskin.Itwasshownthattheskinstretchingtechniquemightbeacceptedinthepractice.

[Keywords]SkinstretchingtechniqueBiomechanicalpropertyHistomorphologicalexamination

皮肤伸展术始于1976年,Barrer[1]等采用了固位桥装置用于关闭伤口,它是通过施加于皮缘的直接外力,线性牵引创面两侧的皮肤组织,使之产生皮肤增量,达到关闭创面的目的,作者对此已进行部分临床及实验研究[2-7],该方法近年来在国外受到普遍关注,认为是一种"有把握的关闭"(Sure-closure)[4]方法。但也有学者提醒使用该方法应防止用力过大造成真皮纤维的断裂等并发症[8]。

因此皮肤伸展术中的安全性仍是人们关心的问题,真皮决定着皮肤的生物力学性质,反之生物力学的变化也反映真皮的结构特征[9]。

本研究对伸展作用后的皮肤及对侧正常皮肤进行了生物力学特性的对比测试并观察了相应的组织形态学变化。

1材料与方法

1.1实验动物选取4只体重20kg左右白色乳猪(第四军医大学实验动物中心提供),雌雄不限,3%戊巴比妥钠(美国Sigma公司)30mg/kg肌注麻醉后,侧胸、腹及背部肥皂水刷洗,剃毛,放置于牵引台架上,术区皮肤常规消毒。

1.2皮肤伸展方法在胸背中央画7cm×3.5cm标准面积,长轴为首尾方向,将两根长针插入短边真皮层,两端露于皮外,U型双钩紧贴长针外缘插入皮肤钩住对侧的长针,连接测力计及秤砣盘,并使作用力与皮面保持在同一水平。两侧同时往秤砣盘加载,至短边接触,由测力计读出皮肤此时所承受的应力为11.5kg,将长针用铁丝固定保持短边对合,以达到对假设创面两侧伸展的目的。

1.3皮肤标本的制备

伸展作用5天后,在伸展作用区及相应的正常对照侧,采用自制的切割装置切取0.6×10cm的皮肤标本,中央修成0.3×1cm的双凹形,切取方向保持一致,剪掉标本上的部分皮下组织,共制备8个皮肤试件。同时取实验及对照侧皮肤,固定包埋后,切片用HE和vanGieson染色,光镜下观察。

2结果

2.1测试方法与分析

2.1.1生物力学指标的测试

所有的测试标本均采用Instron1122万能强力机(英国产),测试温度为15℃,相对湿度40%,夹距10mm,拉伸速度50mm/min。

2.1.2统计分析采用配对t检验,(第四军医大学统计教研室完成)。

2.2测试分析结果

2.2.1离体猪皮肤的拉伸断裂强度(g/mm2)

二种皮肤的最大拉伸断裂强度分别为:对照组为2508.20±36.60g/mm2实验组为1974.86±20.22g/mm2表明伸展作用后的皮肤强度下降,下降幅度20.6%,相差非常显著(t=55.7,P

2.2.2离体猪皮肤拉伸断裂伸长百分率

伸展作用后皮肤的拉伸断裂伸长百分率为71.7%±2.5%,较对照组83.5%±2.6%降低。实验组断裂伸长百分率下降幅度为14.3%,相差非常显著(t=47.0,P

2.2.3离体猪皮肤的本构关系及曲线

典型的实验组与对照组猪皮肤的本构关系及曲线见附表及图5。可以看出,在相同的应力作用下,对照组的应变能力大于实验组

附表实验组和对照组猪皮肤本构关系(g/mm2)

两种离体猪皮肤本构关系曲线

2.2.4组织学检查

伸展作用后表皮层厚度保持不变或稍增厚,表皮细胞层次增多,上皮钉突和真皮嵴变钝。真皮层稍变薄,内含有大量平行且排列紧密的胶原纤维束,纤维束粗大、致密。成纤维细胞数量增多且体积增大、胞浆丰富。真皮层血管数量略有增加,主要在真皮层。

3讨论

伸展作用的皮肤生物力学特性是否能发生有意义的改变,从实验结果可见皮肤经伸展作用后,各项生物力学指标均发生了变化。皮肤软组织的拉伸断裂强度是生物软组织粘弹性指标之一,是通过将试件加载至断裂前的瞬间应力值来表示,由实验结果表明,伸展作用后的皮肤粘弹性下降,降幅为20.6%(P

因此在活体正常皮肤很难出现真皮纤维的断裂,这与伸展力的广泛均匀分布有关。因此能充分保证皮缘血运良好的伸展力不会导致纤维断裂。皮肤软组织的本构关系更能全面反映皮肤在不同应力的作用下组织变形的能力,它也是生物软组织粘弹性的指标之一。同样的应力作用下,变形越大,表明其粘弹性越强。[10]。

从本构曲线的变化趋势可以看出,伸展作用后的皮肤在同一应力的作用下其变形程度下降,这一指标也提示伸展皮肤的粘弹性呈下降的趋势。组织学研究显示,伸展作用后表皮层厚度不变或稍增厚,表皮细胞层次增多。在皮肤扩张术的研究中也证实表皮细胞层增厚,细胞有丝分裂活动增加,作者认为可能是为了恢复表皮细胞的密集状态,抑制有丝分裂[9、11、12]。伸展作用后真皮层稍变薄,内含大量平行且排列紧密的胶原纤维束,纤维束粗大、致密,成纤维细胞数量增多且体积增大,胞浆丰富。扩张术中真皮厚度也变薄[13]。虽已证实成纤维细胞被激活,但去除扩张器后扩张皮肤2年后才能逐渐恢复正常[9、14],因此无论是伸展术还是皮肤软组织扩张术所致的皮肤增加,主要来自皮肤的机械蠕变,而不是生物蠕变。并且伸展皮肤生物力学性质的变化与皮肤快速扩张后的改变相似,说明两种方法作用方式虽然不同,却有着相同的结果[15]。皮肤伸展术一般不行皮下潜行分离,因此不形成皮下创面和纤维包膜,及其中存在的激活的炎性细胞[9、11]。伸展作用后的皮肤,其生物力学特性及组织学变化的恢复是否比软组织扩张术更迅速有待进一步研究。

[参考文献]

1BarrerS,PavlidesCA.MatsumotoT.Ideallaparotomyclosure;comparisonofretentionsutureswithnewretentionbridgingdevices.AmSurg,1976;8:582-584

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3周黎安,查元坤,李谆等.皮肤伸展术关闭供皮创面的临床研究.中华医学美容杂志,1997;3(4):173

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