[發(fā)明專利]人工前交叉韌帶拉伸扭轉復合載荷疲勞模擬裝置及其測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010131074.4
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111257145B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設計）人: 林婧;盧俊;王璐;管曉寧;饒秉鈞;謝曉靜;李姝佳;王富軍;趙金忠;朱同賀;蔣佳;燕曉宇
• 申請（專利權）人: 東華大學;上海市第六人民醫(yī)院
• 主分類號: G01N3/38
• 分類號: G01N3/38
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發(fā)明涉及一種人工前交叉韌帶拉伸扭轉復合載荷疲勞模擬裝置及其測試方法，屬于生物醫(yī)用紡織品生物力學性能測試裝置技術領域。包括計算機、織物強力儀、拉伸扭轉疲勞測試裝置、力學傳感器和上端夾具；本發(fā)明通過在體外模擬復雜條件下人自體前交叉韌帶的受力環(huán)境，對不同定伸長率、扭轉角度和涂層情況的人工前交叉韌帶試樣進行拉伸扭轉復合載荷疲勞模擬測試，彌補了人工前交叉韌帶拉伸扭轉復合載荷疲勞性能測試的空白，為人工前交叉韌帶產(chǎn)品的開發(fā)和臨床醫(yī)生的選用提供了定性及定量的理論依據(jù)。

技術領域

本發(fā)明涉及一種人工前交叉韌帶拉伸扭轉復合載荷疲勞模擬裝置及其測試方法，屬于生物醫(yī)用紡織品生物力學性能測試裝置技術領域。

背景技術

前交叉韌帶是膝關節(jié)屈曲和旋轉活動的主要靜力穩(wěn)定機構，其主要起到限制脛骨相對于股骨的前部平移、防止脛骨相對于股骨的內(nèi)部旋轉等作用。全球每年前交叉韌帶損傷病例超過200萬例，患者自體韌帶斷裂后不能自行修復，需通過手術重建。自體移植物和同種異體移植物是以往前交叉韌帶移植物的主要選擇，但都不可避免地存在如來源不足、供區(qū)損傷、免疫排斥風險等一系列缺點。而目前人工前交叉韌帶具有材料來源可控、不損傷自體組織、術后穩(wěn)定性好等優(yōu)點，成為目前韌帶移植物的主要替代物。

但目前研究表明，人工前交叉韌帶在體內(nèi)會出現(xiàn)不同程度的不可恢復伸長甚至失效斷裂等情況，造成此現(xiàn)象的重要原因之一是：術后患者反復彎曲拉伸膝關節(jié)導致人工前交叉韌帶出現(xiàn)拉伸扭轉疲勞斷裂失效，因此有必要考慮人工前交叉韌帶拉伸扭轉復合載荷疲勞性能以預測人工前交叉韌帶的使用壽命。目前，國內(nèi)外對于膝關節(jié)生物力學性能，擁有一些檢測裝置，但針對人工前交叉韌帶移植物自身拉伸扭轉復合載荷疲勞性能測試裝置的研發(fā)仍是空白。查閱國內(nèi)外專利，如中國專利CN205568950U介紹了一種膝關節(jié)生物力學試驗儀，用于測試脛骨在扭矩作用下的轉動角度以研究膝關節(jié)韌帶的生物力學特性，但未考慮前交叉韌帶在冠狀面上的拉伸運動，缺少了對其拉伸載荷疲勞性能的評價。又如中國專利CN106510907B通過調(diào)節(jié)膝關節(jié)的不同屈曲角度，以用于評估膝關節(jié)在正常行走時的受力情況，但未考慮前交叉韌帶在水平面上的軸向扭轉運動，缺少了對其扭轉載荷疲勞性能的評價。再如中國申請專利CN201910316862.8介紹了一種可對人體前交叉韌帶沿纖維方向、橫向以及沿纖維方向扭轉進行力學性能測試的前交叉韌帶生物力學特性測量裝置，但其裝置構成較復雜，且并不適用于對紡織型人工前交叉韌帶進行測試。因此，亟需開發(fā)一種針對人工前交叉韌帶拉伸扭轉復合載荷疲勞模擬裝置，以求在更為仿真的條件下評估人工前交叉韌帶在拉伸扭轉復合載荷作用下的疲勞性能，為人工前交叉韌帶產(chǎn)品的開發(fā)和臨床上醫(yī)生對于人工前交叉韌帶的選用提供定性及定量的理論依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決在更為仿真的條件下評估人工前交叉韌帶在拉伸扭轉復合載荷作用下的疲勞性能的技術問題。

為達到解決上述問題的目的，本發(fā)明所采取的技術方案是提供一種人工前交叉韌帶拉伸扭轉復合載荷疲勞模擬裝置，包括計算機、織物強力儀、拉伸扭轉疲勞測試裝置、力學傳感器和上端夾具；所述拉伸扭轉疲勞測試裝置通過織物強力儀與計算機連接；所述上端夾具通過力學傳感器與織物強力儀連接；所述拉伸扭轉疲勞測試裝置與上端夾具之間設有待檢測的人工前交叉韌帶。

優(yōu)選地，所述的拉伸扭轉疲勞測試裝置包括夾持機構、扭轉機構和連接結構；所述夾持機構通過連接結構固定連接織物強力儀；所述夾持機構與上端夾具之間設有待檢測的人工前交叉韌帶；所述夾持機構通過所連接的扭轉機構對夾持機構的作用做來回往復的原位旋轉運動。

優(yōu)選地，所述的夾持機構包括夾持副部和夾持主體；所述夾持副部和夾持主體均設為半圓柱體，夾持主體的一端設有可夾持待檢測人工前交叉韌帶一端的夾持副部；夾持主體的另一端設有固定連接織物強力儀的所述連接結構。

優(yōu)選地，所述的連接結構包括連接套筒和連接基座，所述夾持主體外周套設有連接套筒，連接套筒遠離夾持機構的一端設有連接織物強力儀的連接基座。