Kalp bakımının mekanik özelliklerini anlamak, ortak hastalıkları teşhis etmek ve etkili tedavileri geliştirmek için önemlidir. Viscoelasticity, araçla ilgili mekanik özellikleri, hem elastik hem de vius davranışını yük altında sergileme yeteneğini yansıtmaktadır.Bu özellik, araçla ilgili olarak, bakım yöntemlerine nasıl cevap verebileceğini doğru bir şekilde ölçmek gerekir.Bu derin dalış teknikleri, araştırmacılar için kapsamlı bir kaynak sağlar, biyomedikal mühendisler için, ve klinikler için güvenilir verileri arama becerisini sağlar.
Kartilage Viscoelasticity
Kartilage yoğun, avasküler bağlantılı bir dokudur, bu da özellikle de II. Kolesteral eklemlerde kemiklerin sonunun (muhtemelen aggrecan) ve suyun ( %80 ıslak kilo) dağıtıldığı yoğundur. Bu kompozisyon, benzersiz zaman ve hıza bağlı mekanik davranışlarla birlikte kullanılabilir.
Viscoelasticity in cartilage, iki ana mekanizmadan ortaya çıkıyor: “Ücretsizlik[Döneticilik[Dönetici: 1 ) ve #8211; gözenekli ECM'nin geçici sıvılaşması, sıvı baskı altında, sıvı baskı sistemleri ve hidroksit:2.
Tam viskoelastic spektrumu yakalamak için, birkaç mekanik test yöntemi geliştirildi, her biri, sertlik, sağlık, sürüküm ve dinamik modülli olarak ortaya çıktı. aşağıdaki bölümler en yaygın kullanılan teknikleri, ilkeleri, protokolleri ve kısıtlamaları ayrıntılı olarak detaylandırdı.
Anahtar Mekanik Test Yöntemleri Yöntemleri
Indentation Test
Indentation, kartilage vielasticity ile ilgili en yaygın ve çok yönlü yöntemlerden biridir. A logicT:2 Konforasyon yüzeyine basılmıştır ve kuvvetle ilgili ayrıntılı yanıt kaydedilir.Indentation can be performed.
[FONT=0)Principles ve protokolleri:[Dönetici: [Dönetici:0]Principles ve protokolleri:[Dönetici: 0,8|Dönetici testi sırasında, sürekli bir güç veya sürekli bir yerinden edilme oranı uygulanır.
[FONT=0) Parametreler ortaya çıktı:[DÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ
[FONT=0)Advantages:[Dönetici: [Dönetici:0] Yüksek uzaysal çözünürlük (On mikronlara kadar), fizyolojik olarak ilgili bir yönelimde test etme yeteneği (örneğin, sanatik yüzey), ve sağlam eklemlerle uyumluluk.
[[Düzzamanlar: [Döneticiler:[Dönetici:0))]] İletişim geometrisi genellikle basitleştirilmiştir; kartilage yüzey sürtünme ve kalınlık varyasyonu eserlere neden olabilir.Indentation sadece yüzeysel ve orta bölgeleri örnek, derin bölge özelliklerini eksik. Ek olarak, doğal anisotropy ve fiber yönelim doğrudan yakalanır.
Stres Rahatlama Test Testi
Stresli sağlık testleri sabit bir adım basıncı uygular ([Dönetici:0) ⁇ ) Aracılık örneği için ve sonucun stresin zamanla bozulması, test genellikle tartışılmaz bir sıkıştırmada yapılır.
[FONT:0)Protocol: [Dönetici: [Dönetici:2|endüs:0) ve bir plato ( ⁇ ) [Düzg[DÜye Olmayanlar İçindekiler[DÜyeler)
[FONT=0)Anized:[[Dönetici: [Dönetici:0))[Dönetici: 0/D)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))[Düzücüksel bir ısıtımı (Düzücük) veya yarıkürekli/sağlık)[Düzzamanı[D)[D)[D)
[FONT:0)Relevance:[Dönetici: 0:0) Stresli sağlık testleri, uzun süre ayakta veya ortak hareketsizleştirme sırasında deneyimli kalıcı yüklemeyi taklit eder. Elevated sıvı kaybı ve azalan sağlık süreleri OA'da kartilage dejenerasyonu işaret eder.
[FONT=0]Advantages:[Dönetici:[Dönetici:0)[Döneticileri) için temel bir ölçüye sahip olabilir; permeability ölçümlerle birleştirilebilir.
[FONT:0)Limitations:[Dönemli adım basıncı gerçekten anlık değildir, bu da erken sağlık yanıtı etkileyebilir. Büyük suslar yapısal hasarlara neden olabilir. Örnek hazırlık (düzelme diskleri kesmek) kritiktir ve yüzeysel bölgeyi rahatsız edebilir.
Creep Testi
Creep testleri stres gevşemesinin tamamlayıcısı: sürekli bir yük (veya stres) uygulanır ve zamanla deformasyon (strain) artış ölçülür.
[FONT:0)Protocol:[Dönemli bir strese maruz kalıyor (örneğin, 0.1-1 MPa) bir anda sabit bir plaka ile testin devam ettiği veya sınırlı bir sıkıştırmaya kadar devam etmesi.
[FONT=0) Parametreler:[Dönetici: ⁇ [D)[DÜye Olmayanlar (DÜye)[Üye Olmayanlar (Üye Olmayanlar)[Üye Olmayanlar)[Üye Olmayanlar İçindekiler[Üye Olmayanlar İçindekiler)[Üye Olmayanlar (Örnekler)[Üye Olmayanlar)[Üye Olmayanlar)[Üye Olmayanlar)[Üye Olmayanlar (GÜN)
[FONT:0)Relevance:[Dönetici:[Dönetici:0)Relevance:[Dönetici:[Dönetici:0)Relevance:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:0) Creep davranışı, vücut ağırlığı altında veya statik duruşlar sırasındaki üşütmelerin altında yatan kalınlıkları anlamak için anahtardır.
[FONT:0]Advantages:[Dönetici:[Dönetici: 1 ) Biyofazik teorisi ile ilgili olarak, veriler kullanılabilirlik ve toplam modulus ([DDDDDDDDDD:2H[DDDDDDDDDDDDDDDDDD:2|DDDDDDDDDDDDDDDDD) hesaplanabilirlik ve sabit modları hesaplamak için kullanılabilir.
[FONT:0)Limitations:[[Dönetici: 0: 1 ) Uzun test süresi (saatlere kadar) örnek dehidrasyon veya bozulmaya yol açabilir.Rektör testleri ilk başlangıç hız ve sınır koşullarına karşı hassastır.
Dinamik Mekanik Analiz (DMA)
Dinamik Mekanik Analiz, çeşitli frekanslarda küçük bir sinüsoidal bir gerilim (veya stres) uygular ve sonuçlanmış fazı değiştirir (veya sustur).Bu teknik, frekans bağımlı depolama modunu karakterize eder ()[/QT:2)
[FONT:0)Protocol: [Dönerge: [Dönder: DMA, gerilim, sıkıştırma veya özel demiryolları kullanarak yapılır.For cartilage, oscillatory testleri genellikle küçük bir susuzlukla sınırlı veya fark edilir (% 2'si lineer vielastic aralığında kalmak için% 0.001'den 100 Hz'e kadar).
Parametreler: Depolama mod, uygulanan su ile fazdaki sertlikleri temsil eder. kayıp modulus, sıcaklık etkileri dikkate alınırsa (TTS) yükseltilebilir.
[FONT:0)Relevance:[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ
[FONT:0)Advantages:[Dönetici:[Döneticileri) Yüksek hassas mikroyapısal değişiklikler; tahrip edici olmayan (düşük sular); sıcaklık ve hidrasyon kontrol etmek için çevresel odalarla birleştirilebilir. DMA, elastik ve viskous katkılarının bir frekansına olan ayrımına izin verir.
[FONT:0]Limitations:[Döncümler:[Döncüler:0)[Döncüler:[Döncüler:[Döncüler: 0) Yorumlama, örnek geometri ve DMA'nın büyük deformasyonları veya başarısızlıkları incelemek için daha az uygundur.
Test Yöntemleri Karşılaştırma
Yukarıda açıklanan her mekanik test yöntemi, kartilage vielasticity hakkında farklı ama tamamlayıcı bilgiler sağlar. Yöntem seçimi belirli araştırma sorusuna bağlıdır, ilginin derinliği ve uzaysal karar, fizyolojik ilgi ve tartışma arasındaki ticaret-offlara bağlıdır.
Indentation vs. Bulk Essay Testleri
Indentation, ortak yüzeydeki bölgesel varyasyonları değerlendirmekte başarır (örneğin, femoral kondyle vs. tibial plaz) Tüm kalınlığını kazır ve biyofak teorisi aracılığıyla malzeme parametrelerini modellemek için daha uygun olabilir. DMA her iki geometride de yapılabilir, ancak çoğu standart olarak standartlaştırılmış veya silindirik örneklerde bulunabilir.
Stres Rahatlama vs. Creep
Stres rahatlaması, anlık elastik yanıt ve sıvı akışının erken aşamasına daha duyarlıdır, ancak ürperticilerin sürekli yük altında uzun vadeli deformasyonu vurgular. İki test, konvolution integral ile matematiksel olarak ilgilidir, ancak pratik kısıtlamalar (örneğin, bir adım yükü uygulamak) genellikle diğerinden daha uygun hale getirir.
DMA vs. Quasi-Stati Testleri
DMA, sabit dinamiklere doğrudan uygulanabilir olan frekans alanı verileri sağlar (örneğin, gait sırasındaki etkisi gerektirir). Quasi-statik testler (stress sağlık/creep) sabit yüklerin altında zaman alan davranışına odaklanır. DMA genellikle daha hızlı (multiple frekanslar bir testte), ancak denge modları ve geçirgenlik modellemesi gibi parametrelere ihtiyaç duyar.
Kartilage vielasticity'nin kapsamlı bir değerlendirmesi genellikle bu yöntemlerin bir kombinasyonunu içerir. Örneğin, bir indentasyon stres sağlık testi aynı sitede DMA tarafından aynı tür bir kanal yükleme ile takip edilebilir.Bu tür multimodal yaklaşımlar, minimum değişkenlik ile en iyi şekilde bilgi sağlar.
Cartilage Testleri için Pratik Değerlendirme
Güvenilir ve tekrarlanabilir mekanik verileri araçlatmadan elde etmek, birkaç deneysel faktöre titiz bir şekilde kontrol gerektirir:
- [FONT:0)Sample hazırlığı:[Dönetici:0) Tound to be hasat edilmelidir ve fizyolojik salin veya PBS ile birlikte hidratlanmış olmalıdır. Freezing alters the ECM structure and should be avoid if kriop protection protokolleri doğrulanmadı.
- [FONT=0)Hydration ve şişme: Cartilage sürekli çevre ile sıvıyı çevreleyen, test ortamı (bath veya saline damla) osmolarity ve pH'yı korumak zorundadır. ECM sabit yük yoğunluğundan baskı, vizastik davranışlarda önemli ölçüde katkıda bulunur; şişmeyi kısıtlamak (örneğin, sınırlılığı kullanmak) mekanik yanıt değiştirebilir.
- [FONT:0]Loading tarihi:[[Dönlendirmeler:0) Ön Koşullu (satış döngüleri) tekrarlanabilir bir temele ulaşmak için önerilir, çünkü araçtilage histerileri ve thixotropy gösterir.
- [FONT:0]Boundary conditions:[[Dönemli: 1) In in indentation, the type geometri, arayüzdeki sürtünme ve temel kemik uyumluluk sonuçları etkiler. Finite element modelleri giderek artan oranda intrinsic features from indentation data.
- [FONT:0)Environmental kontrolü: Sıcaklık (genellikle 37 °C) ve nem tutulması gerekir. Bazı laboratuvarlar, submersion banyoları ile ısıtmalı odalar kullanır. DMA aletleri genellikle gaz veya sıvı atmosferi kontrol etmek için çevresel bir oda içerir.
Araştırma ve Klinik Tanı Uygulamaları
Kartilage vielasticity mekanik testleri ortopedik araştırma ve doku mühendisliğinde geniş uygulamalara sahiptir:
- [FONT:0)Osteoartrit (OA) çalışmaları: [Dönetici parametrelerinde değişiklikler (örneğin, depolama modları, artış, daha hızlı sağlık) erken biyomarkalar, radyografik işaretler, erken teşhis ve hastalık ilerlemesini izlemek için ince değişiklikler tespit edebilir. Örneğin, OKT:2Lusse et al. (2020)), o zaman indentasyon sertlikleri, OAtil arabaajın yüzeysel bölgesinde azalmaktadır.
- [FONT:0)Tound Engineering:[Dönetici:[Dönetici:0)) Mekanik test (özellikle DMA ve stres merkezi) zaman içinde optimize etmek ve doğal doku ile karşılaştırmak için yerel mekanik özelliklerle eşleştirmek gerekir.TheFLT:2).
- [FONT:0)Joint cerrahi ve implant tasarımı:)Viastic davranışın alıcı siteleri tasarlamaya yardımcı olduğunu bilmek için bağışçıların mekanik özelliklerini haritalamaya kullanılır.
- [FONT:0]Drug testi ve mekaniksel: Mekanik test farmakolojik ajanların etkisini ölçebilir (örneğin, MMP inhibitörleri) ürperticilik bütünlüğüne ilişkin değişiklikler.
Future Yol Tarifi
Araştırma, kartilage vielastic karakterizasyonu için daha fizyolojik ve yüksek kodlu yöntemlere doğru ilerliyor:
- [FONT:0)Combined Load modaliteleri: Yeni araçlar aynı anda kompresyon, hear ve rotasyonu taklit kompleks fizyolojik yükleme. Multi aksiyel test, tek mod testlerinin özlediği sinerjik etkiler ortaya çıkarır.
- [FONT:0)In vivo indentasyon:[Dönetici: [Dönetici:0)) Arthrooskopik araştırmalar, güç sensörleri ve yerinden edilme transdüsersüler ile donatılmıştır.[DÜDÜDÜDÜ:2).In vivo[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜye Olmayanlar) Ameliyat sırasında mekanik haritalar hayvan modellerinde ve insan kadaversteleri test edilmiştir.
- [FONT=0)Makine parametreyi çıkarmayı öğreniyor:[Dönesel ağlarla birlikte sonlu elemanlar modelleri hızla vielastic parametreleri indentation eğrileri ile bir araya gelebilir, analiz süresini azaltır ve reproditeability geliştirir.
- [FONT:0)Hierarchical karakterizasyon:[Dönetici: 0,4] Atom kuvvet mikroscopy (AFM) ve makroskobik DMA çok ölçekli bir perspektif sunar: Kolektif fiber re-antasyonun nanometer ölçeğinde milimetre ölçeğinde doku uyumunu artırmak için.
- [FONT:0]Nonlinear vielasticity ve hasar:[Dönetici:0) Mevcut testlerin çoğu lineer vielasticity varsayıyor, ancak araçlatma yüksek yüklerin altında güçlü davranışlar sergiliyor. Future protokolleri hasar ve platositeyi daha iyi simüle etmek için hasar ve plastik içerecektir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Mekanik test yoluyla ölçeklendirme, ortak sağlık araştırmalarını geliştirmek için hayati önem taşıyor.Süreme, stres rahatlaması, ürpertici ve DMA her biri, sertlik, sıvı akış, enerji dağıtımı ve zaman bağlı deformasyon konusunda değerli verilere katkıda bulunur. Yöntemsel rigor geliştirir ve yeni teknolojiler ortaya çıkar, bu testler araçlatma fonksiyonunu ve disfonksiyonumuzun anlaşılmasına devam edecektir.