骨骼肌外膜力學特性的細觀研究.pdf

1、肌肉是生物運動系統(tǒng)的重要組成部分，是主動運動的唯一原動力。骨骼肌是人體力量的源泉、也是人體運動的“發(fā)動機”，是最重要的組織之一，它在動物體內(nèi)廣泛分布，約占體重的百分之四十。骨骼肌微觀結(jié)構(gòu)和力學特性決定著人類主動運動的成績。運動人體科學諸多學科都將肌肉作為一個重要的內(nèi)容來研究。本文運用變分原理及非線性彈性理論，在兩端固定邊界條件、生物軟組織不可壓縮性以及復合材料的混合率等約束條件下，根據(jù)骨骼肌外膜細觀結(jié)構(gòu)，修正并發(fā)展了兩種骨骼肌外膜細觀力

2、學模型，分析了骨骼肌外膜在外荷載作用下的變形行為。主要內(nèi)容包括：
　　 ⑴在前人研究工作的基礎(chǔ)上，基于彈性力學發(fā)展了參數(shù)較少、物理含義明確、結(jié)構(gòu)簡單的均勻同向細觀力學模型，模擬分析了骨骼肌肌外膜的細觀結(jié)構(gòu)以及應力一伸長比關(guān)系。進一步考慮到骨骼肌肌外膜中膠原纖維的類周期函數(shù)的幾何形狀，研究了同一重復單元中膠原纖維的多個周期分布情況，并給出不同周期對骨骼肌肌外膜單胞應力一伸長比關(guān)系的影響。針對不同年齡的小鼠骨骼肌肌外膜，采用部分實驗

3、參數(shù)和部分擬合參數(shù)具體數(shù)值計算了肌外膜伸長比與載荷的關(guān)系，討論了曾齡過程中肌外膜宏觀力學特性的變化規(guī)律。所得到的結(jié)果在誤差范圍內(nèi)與現(xiàn)有實驗結(jié)果基本符合。
　　 ⑵發(fā)展了更切實際的均勻異向細觀力學模型，引用玻爾茲曼統(tǒng)計理論，寫出含有膠原纖維重復單元的單胞取向在肌外膜中的分布概率，并有效地從單胞細觀應力-應變關(guān)系導出肌外膜宏觀應力-應變關(guān)系。同樣，針對不同年齡的小鼠骨骼肌肌外膜，模擬了骨骼肌肌外膜的細觀結(jié)構(gòu)，計算分析了生物軟組織的應

4、力-伸長比關(guān)系，討論了生物軟組織的宏觀性能。進一步，結(jié)合曾齡過程、測量溫度等因素模擬研究了骨骼肌肌外膜的宏觀力學性能。并將部分數(shù)值結(jié)果與近期的理論結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)進行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)本章所發(fā)展的模型更加接近于實驗結(jié)果，證明了所建模型的有效性與可行性。
　　 ⑶給出的模擬方法不僅適用于肌外膜的宏觀力學特性，它同樣適用于肌內(nèi)膜等生物軟組織的宏觀力學特性。雖然部分討論基于引文，但相對于他們的研究成果本文取得了更加實際而且與實驗符合得更好的