韧带的生物力学特性

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韧带的生物力学特性范文第1篇

关键词：肩锁关脱位；治疗；进展

【中图分类号】R801.7 【文献标识码】A 【文章编号】1674-7526(2012)04-0057-02

1 肩锁关节解剖特点及生物力学特性

肩锁关节由锁骨远端、肩峰内侧和喙突上方三部分骨性结构组成上述三部分由肩锁韧带、喙锁韧带(外侧斜方韧带和内侧锥状韧带)和喙肩韧带连接并稳定其结构。肩锁关节的稳定又可分为静态和动态的稳定，肩锁韧带、喙锁韧带和喙肩韧带是其静态稳定的主要结构，三角肌和斜方肌是其动态稳定的主要结构。肩锁关节脱位、锁骨远端骨折或喙突骨折都会破坏其静态稳定。而手术治疗肩锁关节脱位和锁骨远端骨折也可能医源性损伤其静态稳定结构造成肩锁关节不稳定，引起肩部疼痛。所以在临床治疗中，进行肩锁关节的可靠固定后是否需要修复上述结构以及修复哪部分上述结构仍有争议。

肩锁关节属平面关节，可做各方向的微动运动，当肩关节前屈上举是锁骨会有40°~50°的旋转，但锁骨的旋转主要是通过肩胛骨的协同运动完成的，真正在肩锁关节之间产生的活动度仅有5°~8°。如果进行内收和外展时，则代之以前后移位约35°，所以任何形式的治疗方案均应考虑上述生物学特性。

2 肩锁关节损伤的分类

肩锁关节损伤的分型方法很多，临床上常用的是Tossy分类法和Rockwood分类法。

2.1 Tossy分类法依据体检和放射学检查显示韧带损伤的范围将肩锁关节损伤分成三种类型 (Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ度)。

TossyⅠ型:轻微暴力产生的扭伤，肩锁韧带不完全断裂,喙锁韧带完整，X线上表现为阴性或锁骨有轻度移位;

TossyⅡ型:中等暴力产生的扭伤，肩锁韧带完全断裂,喙锁韧带牵拉伤,在应力 X线上,锁骨外端直径的一半上翘突出超过肩峰 ;

TossyⅢ型:严重暴力产生的扭伤，肩锁韧带及喙锁韧带完全断裂,可出现“钢琴键”样体征, 肩锁关节全脱位，X线上锁骨远端完全移位。

2.2 Rockwood分类法（坎贝尔骨科手术学）：Rockwood将损伤分为6型，其中Ⅰ型和Ⅱ型损伤分别等同于 Tossy分型的Ⅰ型和Ⅱ型，而将 Tossy分型的 Ⅲ型又进一步分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型。每一型的特征性表现为：

Ⅰ型:肩锁韧带扭伤，喙锁韧带完整，肩锁关节保持稳定;Ⅱ型:肩锁韧带断裂和缘锁韧带扭伤，常引起半脱位;Ⅲ型:肩锁关节囊及缘锁韧带均完全断裂，缘锁间隙较正常增加30%~100%;Ⅳ型:Ⅲ型伴缘锁韧带从锁骨撕脱，同时伴有锁骨远端向后移位进入或穿出斜方肌;Ⅴ型:Ⅲ型伴锁骨自肩胛骨缘锁间隙垂直方向移位较正常增加100%~300%，锁骨位于皮下;Ⅵ型:Ⅲ型伴锁骨外侧端向下脱位，位于喙突下。

3 治疗方案

对于tossyⅢ型肩锁关节脱位的治疗，历来有较多争议，目前有减少的趋势（坎贝尔骨科手术学），更多的学者。目前来说，究竟采用保守治疗或是手术治疗，应根据个体的具体情况进行个性化选择，病人的合作和外科医生的手术水平在很大程度与疗效成正相关。临床治疗中需考虑的相关因素有患者年龄、身体状况、工作性质、活动量大小、经济状况、对美观的要求以及对治疗手段的耐受和配合[1]等。一般认为对年轻的患者、从事手工劳动和体育运动等职业者或需反复举重物的工作以及对畸形外观不能接受 、不能忍受长期外固定等或各种原因导致保守治疗无效的患者应进行手术治疗[2]。单从分型来考虑，对于RockwoodⅢ型，可先予非手术治疗，如果需要晚期再进行重建。而对于RockwoodⅣ、Ⅴ、Ⅵ型大多数学者认为应行手术治疗。

3.1 非手术治疗:主要优点是能够避免手术，如果复位成功，闭合方法通常可以获得一个稳定并且功能满意的肩关节。但存在较多并发症包括:1需长期配戴支具或吊带2患者的合作性要求高3日常生活质量减低4肩部肘部活动能力降低5肌肉萎缩、无力。为了防止可能的并发症，必须定期密切观察，患者的完全合作是关键。

3.2 手术治疗:治疗肩锁关节完全脱位的术式众多，无论何种治疗，目标都是要获得在任何应力下稳定、无痛和全范围活动的肩锁关节。具体而言是：(1)重建肩锁关节的解剖至正常或接近正常；(2)在韧带有效愈合前用内固定维持脱位关节的复位；(3)重建任何撕裂结构如三角肌和斜方肌的动力作用（4)修整、清除破裂或退变的关节面和关节间盘，减少术后活动时疼痛以及创伤性关节炎[3]的风险。另对于需手术治疗的病例，早期手术治疗较晚期手术治疗疗效好。以下从几方面阐述目前治疗的进展：

3.2.1 复位锁骨钩钢板内固定术:随着生物材料的发展，切开复位内固定术可使用的内固定方法多样。

采用克氏针、螺纹针、斯氏针、螺钉等方法固定脱位的肩锁关节，术并发症较多且发生率较高，临床越来越少使用[4]。而锁骨钩钢板在使用中有较多优势:（1)操作简便，缩短手术时间，降低手术难度，（2)固定可靠，可早期功能锻炼，恢复快，符合生物力学特性，贴附性好，可微动，关节外固定[5]。（4）内固定取出后部分肩关节功能障碍可恢复[6]。鉴于以上优点，目前锁骨钩钢板内固定术是治疗肩锁关节完全脱位行之有效的方法，值得推荐。

3.2.2 关节稳定结构的修复:肩锁关节的损伤及治疗会影响其静态及动态稳定结构，于是学者们对其生物力学特性进行了研究。其中，Salter等的研究测量及Renfree等的生物力学研究研究认为斜方韧带和锥状韧带即喙锁韧带是主要保持肩锁关节上下方向稳定性的结构等的解剖学研究亦建议重建喙锁韧带恢复斜方韧带和锥状韧带的解剖位置和方向保证其生理功能。亦有学者提到肩锁关节损伤时，必须修复喙肩韧带，还有学者提到不能忽略对三角肌和斜方肌的修补（积水潭实用骨科学）。而关于这个问题仍有待临床中进一步研究。

韧带的生物力学特性范文第2篇

关键词：韧脆性剪切带构造演化热液蚀变成矿机制

中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：

前言：

河台金矿床是受韧性剪切带控制的金矿床，自矿床发现以来，已有许多学者对其成矿地质背景、控矿构造特征、矿床地质特征、地球化学特征等进行了研究。本文作者从学习前人的研究基础上，结合自己的看法，详细地论述剪切带构造和热液蚀变对矿体的影响，并重点说明韧脆性剪切带的构造演化与成矿的密切关系，导出找矿方向。

1、河台金矿的区域地质背景

1.1大地构造

河台金矿床产于构造糜棱岩带中，位于吴川～ 四会深大断裂与罗定一广宁断裂带的交汇处，矿区基本构造线方向为NE或NEE向。加里东构造旋回形成雪顶背斜，分布于宝鸭塘一坑尾断层以南，由奥陶系组成。赋矿岩石为受剪切的震旦系云开群C组糜棱岩系列岩石，矿体严格受韧性剪切带控制。由高村、云西、河海、双保等矿床组成，矿体产在次一级的剪切带中。该区在显生宙以来经受了加里东到海西一印支及燕山运动多次程度不同的明显的地质事件的影响，

1.2地层

矿田范围内,主要出露的地层从北至南是已遭受变质作用的震旦系、奥陶系和志留系地层,以矿区南部横贯矿区的北东向F1断裂为界,北面为震旦系云开群C组变粒岩、二云母石英片岩、云母片岩、片麻岩、混合岩、混合花岗岩等，南面为奥陶系和志留系浅变质的陆源碎屑岩，寒武系地层仅在矿区东南角有出露,其它地区缺失。是一套倒转地层,走向北东,倾向北西。

1.3岩浆岩

多期次多成因的岩浆岩体分布广泛,主要有印支期云楼岗岩体、燕山早期伍村岩体与形成于加里东晚期至燕山晚期的混合岩。云楼岗花岗岩岩性以黑云母花岗岩、黑云母二长花岗岩为主。燕山期伍村花岗岩夹在混合岩与云楼岗花岗岩之间，呈北东向展布，主体岩性为巨斑状黑云母二长花岗岩，同时沿裂隙分布有酸性到基性的脉岩。

2、河台金矿含金构造带岩石学特征

2.1主要构造带

区域剪切带往往延伸几十至几百公里,并控制着金矿床的分布,金矿床一般不均匀地分布在区域剪切的次级剪切带或其交汇处,河台金矿田就是位于区域剪切带的次级剪切带(吴川—四会断裂及广宁—罗定断裂)东延交汇处。

区内构造主要有褶皱、断裂、糜棱岩带节理等,呈多期性。早期断裂为压性,后期表现为张性,按产状分为NEE (F1)、SN (F2)、 NW (F3)向三组。

根据糜棱岩(剪切带) 控矿特征分析可以认定, 脆性裂隙受制于脆性(或韧—脆性)变形, 它是对前期韧性变形的构造叠加, 并使得糜棱岩碎裂和角砾化, 为矿化富集提供了有利的条件。

2.2岩石学特征

主要的含矿糜棱岩带有高村11 号和云西9号糜棱岩带。

ML-11号糜棱岩带：地表出露长1500m，宽29m，厚度变化较大，围岩为片岩、变粒岩、伟晶岩、混合岩及混合岩化花岗岩。该糜棱岩带总体走向70°，倾向北西;

ML-9号糜棱岩带：其特征与ML-11号糜棱岩相似，仅规模稍小，ML-9号糜棱岩带走向长1300m，宽8～51m，总体走向70°,倾向北西，倾角70°～85°，局部具反倾现象，糜棱岩带沿走向有向北东向侧伏趋势。

9、11号糜棱岩带中的矿体产出严格受糜棱岩控制，其厚度和品位有向东深部侧伏的趋势。矿体中见有明显的多次成矿叠加，局部形成富矿包。矿体与围岩没有明显的界限，为过渡关系。矿石矿物主要有自然金、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿，及少量的菱铁矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿等金属矿物。含金糜棱岩带蚀变主要为硅化、黄铁矿化、黄铜矿化、磁黄铁矿化、绿泥石化、绢云母化等。

剪切带内的石英主要划分为三个世代：1.动力变质分异石英：石英呈其中以白色、白乳色，多呈他形粒状集合体，呈透镜状、不规则条带状；2.热液硅化石英：石英呈无色或乳白色，他形粒状结构，呈浸染状或细脉分布，与自然金嵌布连生；3.晚期脉石英：呈脉状充填、穿插矿体或围岩，石英为白色、乳白色，呈他形粒状集合体，致密块状。

3、剪切带与成矿关系

一个金矿床的形成，具有多期多源多成矿作用的特点。按韧性剪切带与金矿化的成因关系可分为韧性剪切带型和蚀变破碎带型金矿。

3.1韧性剪切带型金矿体

韧性剪切带型是指由韧性剪切成矿作用形成的严格受韧性剪切带控制的并与之有时空和成因联系的金矿床，韧性剪切活动可以改变岩石的组构特征，促使矿物、岩石变形，增加元素的活性，加速流体的对流循环，为各类岩石中金的活化迁移提供动能，形成利于金沉淀富集的条件。深层次韧性变形域是Au等成矿元素的活化迁出区，其结果是韧性剪切变形越强，岩石中Au等成矿元素含量越低。

3.2蚀变糜棱岩型金矿体

蚀变破碎带型金矿是指产在韧性剪切系统内由后期热液蚀变成矿作用所形成的金矿床，韧性剪切带仅作为有利于含矿溶液运移的通道，容矿构造为非连续变形的晚期脆性断裂和破碎带。属于元素分异迁出区的深层韧性剪切带，在造山隆升至较浅层韧脆性过渡带时，沿着先期的强应变糜棱岩发生了矿化蚀变，形成蚀变糜棱岩型金矿体。因此，强韧性剪切带是叠加了后期的韧脆性剪切作用并在热液流体的蚀变下才形成富含Au的成矿带。

蚀变糜棱岩型金矿床具有许多特殊性，即金矿床具有成矿作用比其韧性变形要稍晚，成矿深度比韧性变形的深度要浅，金矿化发育于较小规模的韧性-韧脆性剪切带中，成矿物质来源研究显示深源或围岩，矿化糜棱岩中韧性变形强度与Au元素含量的关系与非矿化糜棱岩中变形强度与Au元素含量的关系正好相反。

综上所述，在岩石中存在Au等成矿元素的前提下，一条剪切带自地表至深部的变形对金矿成矿作用的贡献可划分为深部韧性（超韧性）剪切变形的元素分异迁出区和中浅层次韧脆性—脆性剪切变形的成矿元素聚集区。

4、河台金矿剪切带构造演化与成矿关系

在造山带演化过程中，韧性剪切带的演化表现为被不断抬升剥蚀，稍早的深层次韧性剪切变形糜棱岩被抬升，当上升超过韧脆性转换带时，则在其上叠加韧脆性和脆性剪切。同时，动力变质分异作用也在持续进行，含Au热液都可能沿剪切带上升，在韧脆性、脆性域，甚至近地表的不同部位形成相应蚀变糜棱岩型、构造蚀变岩型和石英脉型金矿化。河台金矿的成矿过程是发生多阶段叠加，构成复杂的矿化类型叠加组合型式。

4.1剪切带垂直分带模式

在剪切带的最上部,变形方式以脆性为主,矿化类型以细脉状矿化为主,并发育有动力成因角砾岩和有关的渗透性蚀变;在剪切带的中部,构造变形以脆—韧性变形为主,矿化类型以大脉状为主,局部有交代蚀变型矿化;在剪切带下部,构造变形以韧性变形为主,以浸染状矿化为主,也有细脉状矿化。这些不同的特征与其在不同深度的温、压条件有关，根据河台金矿区目前所揭露的剪切带特征来看,按垂直分带应属于脆—韧性至韧性剪切带,大体以0m为界,以上为脆—韧性,以下过渡为韧性剪切带为主,均由糜棱岩系列岩石组成,包括初糜棱岩、千糜岩、构造片岩等。

4.2构造演化过程

河台金矿床的形成与韧性剪切带的构造演化有密切时空关系：

4.2.1早期深层韧性剪切变形阶段

志留纪早期的加里东运动，在华南褶皱系云开褶皱带隆起北东段，处于地壳深层环境的震旦系乐昌峡组“衍生矿源层”，经区域变质作用变成绿片岩，在降低的边缘剪切带，经断裂变质作用形成沿断裂带分布的角闪岩相变质岩、混合岩、混合花岗岩以及重熔花岗岩等中型变质带，在剪切动力变质分异过程中，Au被活化转移，集中在断裂变质带中，成为含金片麻岩。

4.2.2中期韧—脆性剪切变形阶段

在海西早中期，处于深层环境下的断裂变质带再次发生剪切变形变质，形成河台韧性剪切带，韧性剪切变形形成的糜棱岩系列，主要有初糜棱岩、糜棱岩和千糜岩以及构造片岩。它们在剪切带内的分布显示出一定的分带性，总体上，从剪切带边部到中心部位，构造岩的变化为糜棱岩化岩－初糜岩－糜棱岩－千糜岩。动力变质分异作用形成早期的糜棱岩型金矿化及早期含金石英脉；

在海西晚期到印支期，由于断裂变质带的抬升，韧性剪切带由深层环境转为浅层环境，产生脆韧性变形的构造裂隙，使糜棱岩叠加碎裂形变，伴随着重熔岩浆的侵入，并发生退变质作用表现为初糜棱岩、碎裂岩等构成的断层，于河台地区开始抬升并处于由韧性向脆性应变转变的较浅层次的地质环境之时，韧－脆性变形形成碎裂岩系列构造岩。这期构造叠加在糜棱岩系列构造岩之上，使之破碎和角砾化，随着热液流体侵入，发生交代蚀变作用，富含硫化物的含金热液充填在碎裂糜棱岩带内，形成蚀变糜棱岩型金矿、蚀变碎裂岩型金矿和含金石英脉。

4.2.3晚期脆性断裂发育阶段

发生于河台地区强烈抬升时期，随着剪切带完全转化为脆性，岩石发生断裂、节理，并伴随有碳酸盐－铅锌硫化物脉的充填。形成于造山作用之后地壳浅层次及近地表条件下，受张扭性应力作用，表现为裂开—愈合作用过程，叠加于前两个变形阶段。晚期脆性断裂发育阶段形成由构造磨砾岩、角闪岩、角砾岩、角砾状混合岩及压碎状千糜岩等组成岩相。该阶段构造运动对成矿无正面作用，其后的张性剪切运动不利于成矿。

综上所述，海西—印支期构造带和与之紧密结合的围岩热液蚀变作用严格控制了金矿床的定位和矿体的形态,是金矿化的主要阶段。河台金矿剪切带成矿经历过多期多层次叠加而形成复合型金矿床。

4.3富矿形成过程

韧性剪切带经过多期的演化和改造, 便形成了有利于Au沉淀的容矿构造，经热液蚀变后便有可能形成富矿体。

受区域构造运动影响, 河台地区抬升, 即由深构造层次向浅构造层次转变, 剪切带由韧性变形向脆性变形过渡, 先成的糜棱岩化的石英脉或硅化岩发生碎裂、破碎, 在剪切带内形成一系列脆性裂隙, 伴随着重熔岩浆的侵入, 富含硫化物的含金热液便充填在裂隙中, 形成含金黄铜—黄铁矿硅化岩型矿石,局部在一定的温度和压力等地质环境下形成富矿。

5、找矿方向

综合以上对河台金矿矿体成矿模式的论述，可以导出本矿的大致找矿方向：

（1）有区域构造带的次级剪切带通过,具体表现为糜棱岩、碎裂岩带；

（2）围岩蚀变主要以硅化、硫化物为标志；

（3）剪切带(糜棱岩带)的规模(长度和厚度)决定其本身的延深深度并与矿体规模有密切关系；

（4）有后期张性节理的叠加更有利于矿体的形成，局部可能形成富矿；

（5）有多期次的韧脆性剪切叠加的糜棱岩或糜棱岩化混合岩、片岩，都有可能存在工业矿体。

6、结论

（1）河台金矿位于罗定一广宁断裂变质带，矿体严格受北东向韧性剪切带控制，矿体发育与构造糜棱岩带产状一致，含金构造带经历过多期多层次的演化；

（2）金矿化主要有剪切带型金矿化和蚀变糜棱岩型金矿化，两者与剪切带由韧性向脆性演化的过程密切相关，含金丰度也与剪切带演化程度成特殊相关；

（3）河台金矿的成矿过程经历了由加里东到海西—印支期再到燕山早期的构造演化过程，即是深部韧性剪切带往浅层韧脆性剪切带转化的过程，经历多期多层次的地质运动和热液蚀变作用而形成，海西—印支期是主要的成矿时期；

（4）有多期次的韧脆性剪切叠加的构造带，经热液蚀变作用都有可能形成富矿带。

参考文献

[1]王鹤年,张守韵,俞受金等. 华夏地块韧性剪切带型金矿, 地质M. 北京:科学出版社,1992.

[2]刘振升. 河台金矿区构造控矿特征、成矿机理与找矿方向, 黄金. 2004.

[3]Zhou YZ . Geology and Geochemistry of Hetai Gold Field,Southern China M. Guangzhou:South China University of Technology Press,1993.

[4]黄栋林. 河台金矿区蚀变糜棱岩型金矿床的赋存规律, 黄金.2003,24: 37 - 39.

[5]王斯亮. 河台金矿富矿包的发现、预测及开发意义，南 方 钢 铁. 2000, 8.

[6]翟 伟,李兆麟,黄栋林等. 粤西河台韧性剪切带金矿床深部微量元素地球化学特征, 中山大学地球科学系，广东 广州.

韧带的生物力学特性范文第3篇

【摘要】 ［目的］探求发育性髋脱位(developmental dislocation of the hip，DDH)患儿与正常儿圆韧带中Ⅰ、Ⅲ型胶原在mRNA及蛋白水平的表达差异。［方法］选取性别相同年龄相近的6对发育性髋脱位患者及正常儿配对比较。采用半定量RT-PCR及Western-Blot法检测COL1a1、COL3a1在mRNA及蛋白水平的表达。图像分析软件进行量化分析，并经统计学处理。［结果］COL1a1在DDH组mRNA及蛋白水平表达均较正常对照组降低(P0.05)。［结论］DDH患儿圆韧带中I型胶原在mRNA及蛋白水平表达较正常同性同龄儿降低，可能是导致DDH患儿髋关节松弛的原因。DDH患儿髋关节松弛可能与Ⅲ型胶原含量无关。

【关键词】 发育性髋脱位； 圆韧带； 关节松弛； 胶原

Abstract: ［Objective］To investigate the expression of collagen type I and III at mRNA and protein level in the ligamentum teres of developmental dislocation of the hip(DDH) and the normal hip. ［Method］There were 6 pairs joint laxity of patients of DDH group and normal control group with paired control of same sex and age.Semiquantity RT-PCR method was used to detect the COLlal and COL3al in the ligamentum teres at mRNA level. Western-Blot method was used to detect the COLlal and COL3al in the ligamentum teres at protein level. The quantitative analysis of the COLlal and COL3al were performed by professional image software and the results were analyzed with standard statistical methods.［Result］At both mRNA and protein level COLlal expression were decreased in the DDH group compared to the control group(P0.05).［Conclusion］The decreased collagen I expression at mRNA and protein level in the ligamentum teres of the children with DDH may lead to hip joint laxity.Hip joint laxity in DDH may be independent to the content of collagen III.

Key words：developmental dislocation of the hip; joint laxity; ligamentum teres; collagen

关节囊与韧带松弛是导致发育性髋脱位(developmental dislocation of the hip，DDH)的主要因素之一。胶原纤维是构成圆韧带中细胞外基质的主要成分，并使其保持一定的强度和韧性。各型胶原结构和(或)含量的变化可能会导致其拉伸增强作用下降，发生关节松弛。目前关于DDH圆韧带内胶原蛋白的研究国内外报道较少。本研究应用分子生物学检测技术比较Ⅰ、Ⅲ型胶原在转录水平和蛋白水平的表达差异。试图从分子水平揭示DDH患儿髋关节松弛的机理。

1 材料和方法

1.1 标本来源及制备

DDH组髋圆韧带标本6例，均无家族史，不合并其他畸形。来源方式：手术复位中切除的患髋圆韧带。与DDH组性别相同年龄相近(

以上标本获取均获得监护人书面授权，并获得医院伦理委员会书面认可。

剪取原韧带中间1／3部分深低温保存。

1.2 半定量RT-PCR

1.2.1 组织总RNA提取

圆韧带组织总RNA提取按照Invitrogen公司(美国)提取试剂盒说明书进行。紫外分光光度计检测RNA纯度及浓度，纯度为1.69～1.94。

1.2.2 逆转录合成cDNA

参照TAKARA公司逆转录试剂盒(大连TAKARA公司)说明书进行。在20 μl反应体系中另加入样本RNA模板2 μl，2×Buffer 10 μl； 25 mmol/L MgSO4 4 μl；10 mmol/L dNTPs 1 μl；22 u／μl AMV 1 μl；50 μmol/L ligo-dT 1 μl；40 u／μI RNase inhibitor 0.5 μl； ddH20 0.5 μl。混匀后置于下列温度反应：65℃1 min，30℃ 5 min，于30 min匀速升温至65℃，65℃30 min，98℃5min，5℃5min。

1.2.3 聚合酶链反应

在25 μl反应体系中，分别加入：DNA；ddH20；PCR buffer(10×)；dNTPs(各2.5 mmol/L)；TaqDNA聚合酶(5 u／μl)；待测指标的上游引物和下游引物(上海英俊生物公司)；引物终浓度为5～20 pmol/L。各指标及内参GAPDH引物的序列、扩增条件见表1。表1 PCR引物序列及产物长度引物名称核苷酸序列产物长度

(bp)Genebank循环条件COLlal

上游5’-AACATAATCCGCAGTGGCCT-3’

下游5’-CTCCTGTTGCGTTGCTCCTT-3’509BC03653194℃ 3 min， 94℃ 30 s

65℃ 40 s，72℃ 1 min

35个循环后，72℃ 7 minCOL3al

上游5’-CCCAGAACATCACATATCAC-3’

下游5’-CAAGAGGAACACATATGGAG-3’366NM00009094℃ 3 min， 90℃ 30s

58℃ 40 s， 72℃ 1 min

35个循环后，72℃ 7 minGAPDH

上游5’-TGAACGGGAAGCTCACTGG-3’

下游5’-TCCACCACCCTGTTGCTGTA-3’307XR01831795℃ 3 min， 95℃ 30 s

60℃30 s，72℃1 min

40个循环后，72℃ 7 min1.2.4 PCR产物电泳及检测

取反应产物10 μl在含有溴化乙锭的2%琼脂糖凝胶上电泳，紫外灯下检查特异条带，1Dkodar成像系统成像，应用Scion image软件对条带灰度进行半定量分析。

1.3 Western-blot

1.3.1 胶原标本制备

标本称重，在酸性条件下(0.5 mol/L乙酸，pH2.5)以10%胃蛋白酶消化22 h。-4℃19 000 r/min离心1 h，2 mol/L NaCl加入上清，-4℃19 000 r/min离心1 h，上清即为可溶胶原。

1.3.2 蛋白定量

按酚试剂法测定并调平蛋白质浓度。

1.3.3 变性

加入2%β-巯基乙醇100℃变性1 min。

1.3.4 电泳

取20 μl蛋白上样，经7.5%聚丙烯酞胺凝胶(SDS-PAGE)电泳2 h，电压130 v。

1.3.5 转膜

将PAGE凝胶中的蛋白通过电转移槽转移至硝酸纤维素膜上，2 h，电压40 v。

1.3.6 封闭

TBS洗膜1次，加入含8%BSA的TTBS 4℃过夜。

1.3.7 一抗孵育

TBS洗膜3次，每次5 min，分别加入山羊抗人、兔抗人多克隆抗体(1∶1 000)(Santa公司，美国)，室温下2 h。

1.3.8 二抗孵育

加入碱性磷酸酶标记的二抗(1∶200)(北京中山生物公司)，室温4 h。

1.3.9 显色

以碱性磷酸酶染色液染色。

1.3.10 结果分析

用自动电泳凝胶成像系统采集图像，应用Scion Image软件对免疫印迹条带进行半定量分析。

1.4 统计学处理

采用SPSS软件(10.0版本，美国)进行统计学分析，P

2 结果

2.1 RT-PCR

DDH组小儿圆韧带COL1a1 mRNA的表达较对照组降低(P0.05)。见图1及表2。

2.2 Western-blot

DDH组小儿圆韧带COL1a1的蛋白表达较对照组降低(P0.05)，见图2及表3。表2 6对DDH组与对照组小儿圆韧带COL1a1、COL3a1 mRNA的表达编号性别DDH组对照组年龄（岁）COL1a1/GAPDH*COL3a1/GAPDH**年龄（岁）COL1a1/GAPDH*COL3a1/GAPDH**1男3.10.410.592.61.070.822女3.30.440.662.80.720.633女4.90.580.665.00.890.684男5.00.290.865.00.770.825女6.70.430.757.11.040.716女9.20.410.738.80.980.75

配对T检验：*P=0.001；**P=0.556表3 6对DDH组与对照组小儿圆韧带COL1a1和COL3a1的蛋白表达差异编号性别DDH组对照组年龄

3 讨论

以往的研究发现髋脱位患儿多伴有关节松弛，这与髋脱位术中所见松弛薄弱的关节囊与圆韧带相符。因此髋关节松弛是导致髋脱位主要因素之一也得到了普便认同［1］。但作为杵臼关节的髋关节要保持稳定，主要依靠骨的形态，而关节囊及圆韧带则能保持它们固定于正常的位置。人类出生时髋臼较浅，股骨头表面为平滑弧线，出生后髋臼不断加深，股骨头弧度加大，髋关节逐渐稳定，而这需要头臼同心的相互作用才能达到。而关节囊和圆韧带则具有保持这种头臼同心位置的重要作用。

构成圆韧带并发挥抗生物张力生理功能的主要成分是胶原纤维。胶原是人体中最为丰富，分布最为广泛的一组糖蛋白分子，约占人体蛋白总量的30%。胶原分子是由三条多肽链形成的一种特殊的右手三螺旋结构，并根据其结构特点分为两大类［2］：即经典的纤维形成胶原和非纤维形成胶原。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型是最为经典纤维形成胶原。这三种胶原约占体内总胶原的80%～90%，因此也成为研究的重点。胶原分子主要由成纤维细胞、成骨细胞等合成、分泌。具有三螺旋结构的胶原分子被转运至细胞外通过共价键相互交联形成胶原纤维［3］。圆韧带主要由Ⅰ、Ⅲ型胶原参与构建，Ⅰ型胶原分子式为［α1(Ⅰ)］3或［α1(Ⅰ)］2［α2(Ⅰ)］，Ⅲ型胶原分子式为［α1(Ⅲ)］3，因此α1(Ⅰ)、α1(Ⅲ)可以分别代表I、Ⅲ型胶原的含量［4］。

Bland于2001年发表了关于家兔髋关节发育过程中胶原变化的研究［5］。该研究主要应用免疫组化及原位杂交的方法，观察了从17 d胎兔至2岁成年兔圆韧带中胶原的分布及演变规律：17 d胎兔可分辨圆韧带，在发育的初始阶段为I、V型胶原遍布圆韧带，Ⅲ型胶原仅局限于韧带表面及止点处，韧带内细胞表达I型胶原mRNA，出生后这种分布仍然保持，但Ⅲ型胶原也开始遍布圆韧带。成年后家兔圆韧带已被含有Ⅲ、V型胶原的鞘所包被。I型胶原成束状大量分布，具有强大的抗张能力。Ⅲ型胶原成网格样分布，可保持组织器官形态结构。到目前为止， I、Ⅲ型胶原成为韧带组织胶原研究的重点。成纤维细胞是圆韧带的主要细胞成分，具有强大的胶原分泌功能。由于胶原分子在细胞内合成后要转运至细胞外组装成胶原纤维，因此在功能旺盛的成纤维细胞周围会出现环绕的胶原分子。这些细胞占全体成纤维细胞的比例就反映出纤维层I型胶原的合成能力。既往DDH关节囊免疫组化研究中发现有阳性表现的成纤维细胞数与年龄呈负相关，即年龄越小百分比越大，合成能力越强，随着年龄增大，合成能力降低［6］。本研究RT-PCR的结果显示DDH组圆韧带的成纤维细胞I型胶原mRNA表达量亦降低，表明DDH组圆韧带成纤维细胞在I型胶原转录水平的降低。目前为止关于DDH圆韧带中胶原mRNA水平的变化未见相关报道。

关节过度活动系由关节囊及韧带松弛而来，有许多学者推测它很可能与某些细胞外基质成分有关，如胶原、弹力纤维等［1］。Rodeo等［7］对肩关节的不稳定患者的肩关节囊的胶原和弹力纤维进行了如下研究：（1）定量分析稳定的还原胶原交叉键；（2）氨基酸分析；（3）测量胶原纤维的直径和强度；（4）免疫组化定量弹性蛋白和原纤维。验证了肩关节不稳定的病人的肩关节囊和皮肤的细胞外基质的生物化学和形态学改变的假设。本研究采用Western蛋白定量的方法，对关节囊I、Ⅲ型胶原进行研究，发现在DDH组关节囊中I型胶原较正常组减少，而Ⅲ型胶原与正常组无明显差异，并与mRNA表达趋势基本一致。I型胶原主要的生理功能为抵抗生物张力［2］，它的含量减少可能会导致抗张能力下降，关节松弛乃至脱位的发生。

综上所述，DDH患儿圆韧带中I型胶原在mRNA水平及蛋白水平表达的下降可能是导致关节松弛、进而脱位的主要原因。分析其原因可能有：(1)激素影响：体内实验中早在1976年Hama等发现卵巢切除大鼠髋关节囊的胶原含量及直径明显增加，应用雌激素后再明显减小，说明了雌激素对胶原合成的抑制作用。出生后虽然雌激素水平明显降低，但靶器官的高敏感性亦会使其受到激素影响，膝关节前交叉韧带中已被证实雌激素受体的存在［8］，同时交叉韧带内成纤维细胞的体外培养也证实培养液雌激素浓度与成纤维细胞增殖和I型前胶原合成量成反比，而对Ⅲ型前胶原合成无明显影响［9］。圆韧带的成纤维细胞内是否存在雌激素受体，胎儿在宫内高雌激素环境下胶原代谢是否受到上述影响目前未见相关报道，值得进一步探索。(2)合成与分解：细胞因子TGF-β和(或)IGF家族成员会促进成纤维细胞I型胶原的合成。金属蛋白酶(MMP)直接参与胶原的降解。另外一些小分子蛋白多糖(biglycan，decorin，fibrulin等)也对胶原合成及粘集起重要作用［10］。目前尚不知上述物质在DDH中对圆韧带胶原代谢的影响。(3)异常生物力学的影响：宫内拥挤，臀先露胎位，髋关节脱位后的负重行走等都会对圆韧带产生异常生物力学刺激，并可能由此转化为生物化学信号而影响胶原代谢。本研究尚不能区分胶原代谢异常与DDH的髋关节异常生物力学孰为因果，有待于进一步深入研究。

参考文献

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韧带的生物力学特性范文第4篇

【关键词】柴达木北缘；韧性剪切带；显微构造；运动学；动力学

柴达木盆地北缘北接祁连山，南接柴达木盆地，东临阿尔金山，西部通过德令哈地区与昆仑山收敛在一起，柴北缘主要受祁连山构造带和阿尔金走滑断裂带影响，根据柴达木盆地的演化过程，并通过野外的实地勘测韧性剪切带确定了柴北缘的三期韧性剪切构造：印支期左行逆冲―走滑运动、J1+2的伸展运动和白垩纪末的SE―NW的斜向挤压运动。

1 韧性剪切带的组成和结构

大柴旦韧性剪切带位于大柴旦镇以北的温泉附近，主要是古生界地层，走向近东西向（图1）。

1.1 物质组成

该韧性剪切带发育了一套糜棱岩：花岗质糜棱岩和长英质糜棱岩，后者糜棱岩化较强烈。

花岗质糜棱岩：糜棱面理构造，糜棱结构，由应变残斑和基质组成，基质含量为60-65%，应变残斑含量35-40%，粒径大于0.5mm，花岗质糜棱岩岩体显著破碎，发育眼球状花岗片麻岩；该岩性成分主要为石英、长石，其次为云母和角闪石，粒状和片状矿物在强变形带中以定向挤压形成拉伸线理，以云母、长石形成的拉伸线理最为显著，基质粒径小于0.2mm，成分为石英、长石等。

长英质糜棱岩：糜棱面理构造，糜棱结构，残斑由石英、长石组成，含量为15-20%，基质含量较高，其成分为石英、长石和白云母，矿物颗粒较小；该韧性剪切带有弱变带和强变带之分，在弱变带中，长英质糜棱岩中的长石斑晶压扁定向拉长，在强变带中，该岩性中的粒状、片状矿物均强烈变形形成拉伸线理，并发育碎斑系。

1.2 结构构造

该韧性剪切带走向近东西向，倾向北东，倾角30-50°，糜棱面理构造发育，由片状矿物黑云母定向密集排列，石英和长石的定向拉长构成，拉伸线理倾伏方向为90-110°，倾伏角为25-50°。

带内剪切构造发育，主要变现为眼球状、透镜体等，推测其应力方向为东西方向。

2 显微构造特征

显微构造的形成不仅受原岩物质组成和结构的影响，同时取决于岩石变形时起主导作用的变形机制。大柴旦韧性剪切带的显微构造有以下几种：

晶内破裂：长石的晶内破裂，破裂起源于晶体内部，而且消失于晶体颗粒内部。

穿晶破裂：晶内裂隙进一步发展为穿晶裂隙。穿晶裂隙穿过颗粒边界进入相邻的晶体颗粒，穿晶裂隙分为张性和剪性裂隙，裂隙总体延伸方向与外施应力之间有着密切的相关性，此韧性剪切带有长石和石英的穿晶裂隙。

波状消光：不均匀消光，是晶质塑性变形的重要标志。正交偏光显微镜下矿物中显示的一种不均匀消光现象，转动载物台时，消光影呈扇形或不规则状连续地扫过矿物颗粒，消光界面不显著，消光影的连续变化表明，矿物内不同部位的消光方位略有规律性偏差。波状消光是晶内应变的效应，是由于过量的位错引起晶格扇状或不规则状畸变的结果，主要是石英的波状消光。

机械双晶：也称为变形双晶或滑移双晶，是由晶内滑移。是由晶内滑移机制中双晶滑移所形成的，因而是晶体塑性变形的标志之一。机械双晶主要发育在一些对称性较低或粒内滑移系统较少的矿物中，该韧性剪切带中出现的是长石的机械双晶。

动态重结晶：动态重结晶是韧性剪切变形中常见的构造现象。动态重结晶的结果是随着变形的进行而形成新生的颗粒。不同的重结晶机制形成的新晶粒粒径大小不同。大柴旦韧性剪切带中可见到膨凸重结晶新晶粒、亚颗粒旋转重结晶新晶粒。

3 韧性剪切带构造变形的古应力和应变速率

3.1 古应力计算

古应力的定量计算有助于研究糜棱岩形成环境及其上升过程，计算差异应力的方法主要有自由位错密度法、动态重结晶法和亚颗粒法。

本文采用动态重结晶颗粒粒度来计算古差值压力大小，对于递进变形过程中某一特定的差值来说，在重结晶机制、颗粒含水量及变形温度一定的条件下，每一种矿物都有其相应的重结晶颗粒平均粒度，这里采用从金属及矿物变形试验中得出的经验公式来计算差值应力，其大小为重结晶颗粒平均粒度的负指数，其表达式为：σ1-σ2=AD-m。

式中A和m均为正系数，D为动态重结晶颗粒的粒度，当粒度D以mm为单位计算时，差值应力的单位为兆帕斯卡（Mpa）（Twiss 1977）。本文统计分析了石英和方解石的重结晶颗粒粒度，并进行了分析。计算过程中的石英的参数选择为A=6.03，m=0.68；方解石的参数选择为A=7.5，m=0.68，D的单位为毫米（mm）。

3.2 应变速率计算

5 结论

1）大柴旦韧性剪切带长英质糜棱岩中，呈现了各种在不同岩相变质条件下形成的显微构造，如长石的晶内破裂及膨凸重结晶、斜长石的穿晶破裂、石英的波状消光、长石的机械双晶及穿晶破裂、长石和石英的膨凸重结晶、亚颗粒旋转重结晶等。

2）依据变形岩石矿物的组合特征、显微构造，大柴旦韧性剪切带的变形温度大约在300℃-500℃，根据糜棱岩中石英的动态重结晶得出古应力值变化范围为19-50MPa，应变速率在不同的温度下呈现不同数值。

3）大柴旦韧性剪切带发育三期构造运动：左行逆冲走滑、伸展和斜向挤压。

【参考文献】

[1]谢静博.内蒙古四子王旗韧性剪切带研究[J].中国地质大学，2008，5，43.

韧带的生物力学特性范文第5篇

【关键词】 膝关节后交叉韧带；解剖研究；临床意义

DOI：10.14163/ki.11-5547/r.2016.21.061

随着近年来临床上对于后交叉韧带（PCL）研究的深入和系统， 临床医师对于膝关节后交叉韧带的解剖结构也更加关注。然而， 多数的文献和研究都关注与后交叉韧带损伤机制、临床诊断和治疗的研究， 且存在较大的争议性， 由此可见， 临床上对于后交叉韧带结构的研究相对较少， 有必要进一步深入分析膝关节后交叉韧带的结构及其解剖， 从而为疾病的临床治疗提供指导。本次医学研究就对膝关节后交叉韧带解剖结构进行了研究， 现报告如下。

1 资料与方法

1. 1 一般资料 本次医学研究选择解剖实验室提供的84例人体膝关节标本作为观察对象， 其中， 56例浸泡保存于福尔马林液内， 28例为低温冷冻保存的新鲜标本。新鲜标本全部来源于健康的青壮年， 且分别实施病理切片和显微解剖组织学检查， 其中， 女4例， 男24例， 死亡年龄18～33岁， 平均年龄（26.7±3.4）岁， 膝关节标本保存于-20℃的冰箱内， 保存时间20～30 d。而福尔马林液内浸泡保存的标本具体年龄和性别不详， 由本地医学院解剖教研室提供。

1. 2 方法

1. 2. 1 病理组织学检查 对福尔马林液浸泡的新鲜人膝关节后交叉韧带标本进行固定， 分别取材远、中、近三段， 横向切取较长的韧带， 对其进行脱水处理， 并使用蜡块进行包埋。将韧带的横截面制为玻片， 染色后使用放大一倍的显微镜进行组织学观察， 对不同平面内韧带切片的纤维束大小、数量和走向进行描述。

1. 2. 2 显微外科解剖 获取低温冷冻的新鲜人膝关节后交叉韧带标本后， 用摆锯完整取下后交叉韧带的股骨和胫骨附着区骨块。使用显微镜进行显微外科解剖观察， 其主要作用在于准确观察纤维分束情况以及纤维束走向， 避免常规解剖所致的人为分束现象。

1. 2. 3 大体标本观察 标本冷冻于-20℃的冰柜中， 实验前1 d内将其取出并转移到冷藏柜进行解冻。后关节囊由正中纵行的方向切开， 保证充分暴露后交叉韧带。患者伸膝位和屈膝后的交叉韧带远、近、中段宽度与厚度、前外束长度和后内束长度等观察指标用游标卡尺进行测量。交叉韧带剥离后， 用记号笔准确标记股骨和胫骨的附着部位轮廓， 并通过直尺进行测量[1， 2]。

2 结果

后交叉韧带起源于股骨内侧踝的外侧面， 直至胫骨踝间棘后部， 分别向下后外侧延伸。后交叉韧带外面存在一层具有滑膜作用的软组织， 滑膜鞘内部存在血管。前交叉韧带（ACL）与后交叉韧带相交叉部位， 存在于脂肪相似的组织， 并分别连接两根韧带， 相对比较疏松。按照韧带纤维的分布位置， 可以将后交叉韧带标本大致划分为后内束和前外束两类。在膝关节保持屈曲90°或是伸直位置时， 后交叉韧带中段宽度和厚度， 以及后内束和前外束的长度， 如表1所示。在附着区完整切下韧带后， 胫骨端宽度为（15.5±2.1）mm， 中端最窄部位平均为（10.4±1.5）mm， 韧带胫骨端宽度为（20.5±6.3）mm。

3 讨论

3. 1 膝关节后交叉韧带的临床意义和形态观察 医学研究结果证实， 膝关节后交叉韧带中部最为狭窄， 总长度在38.0 mm左右， 宽度约为13.0 mm。本次医学研究中， 测量所得膝关节后交叉韧带厚度约为5.8 mm， 长度约为33.7 mm， 宽度约为10.8 mm， 而其他临床研究对于中国人膝关节后交叉韧带的测量结果为， 长度34.0 mm， 宽度10.0 mm， 厚度6.0 mm， 各项指标均小于西方人[3]。患者接受后交叉韧带重建手术治疗， 需要从其种族、性别等因素出发， 对不同长度的移植物进行选择。后交叉韧带基本呈现为一种两端粗大、中间狭小的形态， 这一结构特征具有更好的适应能力[4]。股骨与胫骨附着部位纤维较为分散且相对较宽， 这就能够增加附着区的面积， 进而保证附着更加牢固。由于关节腔踩间窝较小， 其中间部位细小的结构能够最大限度减小后交叉韧带与前交叉韧带之间发生的撞击和摩擦， 所以， 韧带重建手术需要对其原始韧带结构进行充分考虑， 恢复两端粗、中间细的结构[5]。

3. 2 后交叉韧带分束 医学研究人员通常认为， 膝关节后交叉韧带可以分为前外束和后内束两种， 但仍有部分学者存在不同意见。有学者将膝关节后交叉韧带分为后斜、后纵、中与前四束。从标本整体来看， 其分束较为明显， 但显微解剖观察可以观察到其为一整束不可分离的纤维， 由于后交叉韧带发生扭转（胫骨端外旋60°～90°）， 因而大体标本皆有分束[6， 7]。

总之， 膝关节后交叉韧带是一个相对完整的韧带， 各个束之间均存在交叉纤维联结。

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