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Vol.28 No.12 岳献芳等：颅内压变化引起的颅骨表面应变分析 .1149 易粘贴电阻应变片，应变测量片与应变温度补偿 应应变几乎成线性增长趋势，解冻骨比新鲜骨应 片阻值要接近，以保证电阻应变仪桥路平衡，测量 变值小，再次验证了保存在低温环境中的解冻骨 数据才能准确。实验前也要对所使用的表态电阻 生物力学性质发生了变化，其弹性模量变大了· 应变仪进行校准 通过本实验也可得出随颅内压变化猪颅骨球冠表 2.3应变电测 面的应变是在仪器检测范围内的，在猪颅骨得出 本文依据应变电测机理选用YJ5型静态电 以上结论的基础上，下面对新鲜人颅骨进行相应 阻应变仪测试应变，根据 的实验验证， 6=Ee (5) 32r 计算出每个试件的弹性模量，式中，σ为应力， 2.8 一■一解冻猪颅骨 Pa;E为弹性模量，Pa;e为应变， 4 一◆一新鲜猪颅骨 由于松质骨和密质骨的弹性模量不一样，而 点20 且颅骨本身也有一定的弧度，在颅骨拉伸实验时 16 有弯矩存在：但是由于颅骨试件很小，产生的弯矩 1.2 也很小，在选择颅骨试件时，在试件的两个表面 0.8f 各贴一片应变片，用YJ5型静态电阻应变仪测 04520253.03540455035 颅内压变化量kP 试应变，当内、外两片应变之差大于5%时予以淘 汰试件，以消除弯曲的影响，每次实验之前仔细 图16新鲜和解冻猪颅骨球冠随颅内压变化的相应应变Fg: 地校准夹具，使之与试件中心线成一条直线 16 Curves of strain vs intracranial pressure for fresh and un frozen porcine skull coronals 2.4实验结果与分析 MeElhaney[2]和Wood]等人对颅骨性能研 2.4.3人颅骨球冠实验的应变分析 究表明顿骨在颅表面的切向方向是各向同性的， 为保证人颅骨细胞的活性，本实验中人颅骨 且通过单向拉伸实验也证明了内板与外板的性能 保存在一35℃环境中，且在室温环境下操作时间 无明显差异，所以可以认为内板和外板的力学性 不超过1h,所以本实验只有一组数据，而不分新 能相同 鲜或解冻条件进行，人颅骨球冠实验结果如 2.4.1猪颅骨片实验的应变分析 图17所示.随颅内压的增大人颅骨的应变几乎 图15为猪颅骨片实验的结果.新鲜猪颅骨 成线性增长趋势，由于猪颅骨比人颅骨厚、弹性 片受与颅内压相对应的拉力作用时，随着拉力的 模量大，所以在相同颅内压条件下猪颅骨相应的 增大，猪颅骨片的应变几乎成线性增长；而且应变 应变值比人颅骨的小，这一点在比较图16和 值都是在仪器检测范围内的，解冻骨由于在低温 图17时可得到验证，实验中可以明显看出猪颅 环境中保存时失水而使弹性模量变大， 骨的板障松质骨层比人颅骨的厚很多，松质骨的 1.2r 生物特性使得其各受力点无法绝对保持切向而产 一■一解冻猪颅骨 生的弯矩影响很大，所以图16应变曲线显示出非 1.0 -·一新鲜猪颅骨 5.5m 5.0 0.4 0352025035404内5055 颅内压变化量kPa 2.0 图15新鲜和解冻猪颀骨片随颅内压变化的相应应变 Fig.15 Curves of strain vs intracranial pressure for fresh and unfrozen porcine skull slices 1952025303540455055 顾内压变化量kPa 2.4.2猪颅骨球冠实验的应变分析 图17人颅骨球冠随颅内压变化的相应应变 猪颅骨球冠的实验结果如图16所示.猪颅 Fig-17 Strain curves of strain vs intracranial pressure for hu- 骨球冠在2~4.5kPa颅内压范围内所发生的相 man skull coronal易粘贴电阻应变片应变测量片与应变温度补偿 片阻值要接近以保证电阻应变仪桥路平衡测量 数据才能准确．实验前也要对所使用的表态电阻 应变仪进行校准． 2∙3 应变电测 本文依据应变电测机理选用 YJ－5型静态电 阻应变仪测试应变根据 σ＝ Eε （5） 计算出每个试件的弹性模量．式中σ为应力 Pa；E 为弹性模量Pa；ε为应变． 由于松质骨和密质骨的弹性模量不一样而 且颅骨本身也有一定的弧度在颅骨拉伸实验时 有弯矩存在；但是由于颅骨试件很小产生的弯矩 也很小．在选择颅骨试件时在试件的两个表面 各贴一片应变片用 YJ－5型静态电阻应变仪测 试应变当内、外两片应变之差大于5％时予以淘 汰试件以消除弯曲的影响．每次实验之前仔细 地校准夹具使之与试件中心线成一条直线． 2∙4 实验结果与分析 McElhaney ［24］和 Wood ［25］等人对颅骨性能研 究表明颅骨在颅表面的切向方向是各向同性的 且通过单向拉伸实验也证明了内板与外板的性能 无明显差异所以可以认为内板和外板的力学性 能相同． 2∙4∙1 猪颅骨片实验的应变分析 图15为猪颅骨片实验的结果．新鲜猪颅骨 片受与颅内压相对应的拉力作用时随着拉力的 增大猪颅骨片的应变几乎成线性增长；而且应变 值都是在仪器检测范围内的．解冻骨由于在低温 环境中保存时失水而使弹性模量变大． 图15 新鲜和解冻猪颅骨片随颅内压变化的相应应变 Fig．15 Curves of strain vs intracranial pressure for fresh and unfrozen porcine skull slices 2∙4∙2 猪颅骨球冠实验的应变分析 猪颅骨球冠的实验结果如图16所示．猪颅 骨球冠在2～4∙5kPa 颅内压范围内所发生的相 应应变几乎成线性增长趋势．解冻骨比新鲜骨应 变值小再次验证了保存在低温环境中的解冻骨 生物力学性质发生了变化其弹性模量变大了． 通过本实验也可得出随颅内压变化猪颅骨球冠表 面的应变是在仪器检测范围内的在猪颅骨得出 以上结论的基础上下面对新鲜人颅骨进行相应 的实验验证． 图16 新鲜和解冻猪颅骨球冠随颅内压变化的相应应变 Fig． 16 Curves of strain vs intracranial pressure for fresh and unfrozen porcine skull coronals 2∙4∙3 人颅骨球冠实验的应变分析 图17 人颅骨球冠随颅内压变化的相应应变 Fig．17 Strain curves of strain vs intracranial pressure for human skull coronal 为保证人颅骨细胞的活性本实验中人颅骨 保存在－35℃环境中且在室温环境下操作时间 不超过1h所以本实验只有一组数据而不分新 鲜或解冻条件进行．人颅骨球冠实验结果如 图17所示．随颅内压的增大人颅骨的应变几乎 成线性增长趋势．由于猪颅骨比人颅骨厚、弹性 模量大所以在相同颅内压条件下猪颅骨相应的 应变值比人颅骨的小这一点在比较图16和 图17时可得到验证．实验中可以明显看出猪颅 骨的板障松质骨层比人颅骨的厚很多松质骨的 生物特性使得其各受力点无法绝对保持切向而产 生的弯矩影响很大所以图16应变曲线显示出非 Vol．28No．12 岳献芳等： 颅内压变化引起的颅骨表面应变分析 ·1149·