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韧带的生物力学特性(6篇)

时间: 2025-07-05 栏目:实用范文

韧带的生物力学特性篇1

患者女,38岁,已婚。因左胸壁肿块伴疼痛2年余入院。查体:左胸壁近乳腺外缘处扪及肿块,约3.5cm×2.0cm×2.0cm,质硬、表面光滑、边界不清、固定伴压痛。B超示:左外侧胸大肌实性低回声包块,边界不清,无明显包膜,边缘不规整,内部回声不均,后方回声稍衰减。胸部CT示:左侧胸壁后间隙旁不规则软组织密度肿块与前锯肌、胸大肌粘连,分界欠清,部分层面紧贴肋骨。CT值约45~80Hu。左侧前锯肌、胸大肌局部稍肿胀,与肋骨的脂肪间隙较模糊。骨窗显示相邻肋骨未见明确骨质破坏。考虑左侧胸壁软组织肿块,性质待定,以纤维瘤可能。于2008年5月6日局部麻醉下行左胸壁肿物切除术,术中见肿物位于左腋前线第5肋间胸大肌间,深面与肋骨表面相连,未侵犯肋间肌,约3cm×3cm×2cm,分叶状,边界欠清,质地偏硬,切除肿瘤及部分胸大肌筋膜、肋骨骨膜。病理诊断:(左胸壁)胶原纤维组织瘤样增生,考虑腹外韧带样型纤维瘤病。术后4d出院,10d门诊拆线。随访1年,肿物局部无复发。

2讨论

韧带样型纤维瘤病是一类具有局部侵袭潜能的纤维母细胞/肌纤维母细胞性肿瘤,由Farlane于1832年初次描述,1838年Muller首次以韧带状瘤(desmoidtumor)命名。主要来源于肌肉内结缔组织及其被覆的筋膜,其中腹壁外来源的称为腹壁外韧带样瘤。2002年WHO新的软组织和骨肿瘤的病理学和遗传学分类中将其定义为发生于深部软组织的克隆性纤维母细胞增生,具有浸润性生长、局部复发倾向但不具有转移能力的特点[1]。这一概念在对韧带样型纤维瘤病的生物学特点进行概括的基础上,对其侵袭性的肿瘤生物学行为做肯定。近年来,对韧带样型纤维瘤病的研究涉及其生物学、遗传学、病因学、治疗、预后等各个方面,本文以腹部外韧带样型纤维瘤病为引作讨论复习。

2.1流行病学及病因学韧带样型纤维瘤病呈散发性,部分有家族性聚集,无种族差异,可发生于任何年龄段,高发年龄在20~40岁之间,女性发病率为男性的1~3倍。发病率在百万分之2~5,占全身实体瘤的0.03%,在纤维组织实体瘤中占3.6%,较为罕见[2]。发病原因不清楚,可能是一个多因素相互作用的致病过程。腹壁韧带样瘤患者局部常有明确的创伤(如妊娠、手术史)或接受射线照射史,提示物理因素如创伤、射线伤可能是本病形成的一个促发机制。此外,有研究报告证实内分泌激素如雌激素、前列腺素可促进部分韧带样纤维瘤生长发展。

2.2遗传学研究8号染色体三体:韧带样型纤维瘤病有部分细胞呈8号染色体三体,这些细胞的数目一般不超过纤维瘤病细胞的30%[3]。Fletcher等[3]DalCin等[4]研究发现复发病例中8号染色体三体比例比原发肿瘤明显升高,因此认为8号染色体三体可能用来确定某些具有高复发风险的韧带样型纤维瘤病亚型。20号染色体三体:在韧带样型纤维瘤病中20号染色体三体的发生率约为32%,且可与8号染色体三体同时出现。有学者认为8/20染色体三体可能在许多病理性纤维增生性中,有助于异常的细胞增生,这种观点被Larramendy等[5]研究结果所支持。

Tejpar等[6]发现该瘤细胞常有APC或β-catenin基因突变,从而导致Wnt信号通路改变,最后通过tcf-3增强纤维母细胞转录,促进肿瘤生长。最近Tolg等[7]发现Rhamm(创伤修复基因)基因剔除能减少APC基因突变小鼠的韧带样瘤的形成。这些结果揭示了基因的改变是导致本病的原因之一,也解释了部分患者的家族性聚集、合并多发性结肠息肉病的现象。

2.3病理学特点大体特点:病变因部位不同而大小不一,一般直径在3~20cm之间。典型病变位于肌肉与筋膜相连处,由于浸润性肌肉内生长,形成巨大的边界不清的肿块。病变质地较硬,切面粗糙,呈灰白色,有螺旋状/编织状纤维性纹理。

组织学特点:显微镜下,病变界限不清,梭形的纤维母细胞和肌纤维母细胞常排列成束状埋在大量的细胞外胶原内。梭形细胞核呈卵圆形,大小规则,染色质细而分布均匀,核仁小,1~3个,核分裂典型而罕见(通常20个高倍视野不超过1个核分裂),细胞浆境界不清。细胞外胶原不同程度的出现瘢痕样胶原纤维,其内含有裂隙状血管。

超微结构特点:透射电镜下,大多数细胞有纤维母细胞的特征:丰富的粗面内质网和发达的高尔基复合体、胞饮囊泡、锯齿状或者凹性核。肌纤维母细胞有许多长的细胞质突起,呈星状。

2.4诊断

2.4.1临床特点临床上根据其发生的解剖部位将其主要分为3类:腹部外韧带样型纤维瘤病、腹壁和盆腔韧带样型纤维瘤病、腹内韧带样型纤维瘤病。腹部以外病变多发生于年轻男性,发生部位多在肩部、胸壁、背部、大腿肌肉或肢体末端。位于深部的病变多形成隐匿性生长的坚硬、界限不清的肿块,很少引起疼痛[8]。部分患者因肿瘤浸润或包绕附近神经而出现放射痛或刺痛、麻木感、感觉迟钝、活动能力减弱等不适,严重时可引起肢瘫、截瘫,甚至致命。

2.4.2放射学检查X线平片能清晰地观察病灶内有无钙化或钙化特点,并能看到邻近骨骼的形态改变,对病变诊断与鉴别有较大意义。血管造影对于观察其肿瘤血管的特点及排除血管瘤有重要意义。最近有报道,201Ti扫描有助于发现微小的浸润灶及残余灶,利于手术根治性切除。

CT检查:平扫呈均匀等密度或略高肌肉密度肌肉内占位。病变小时可仅表现局部肌肉略肿胀,脂肪间隙模糊。肿瘤较大时因肌肉被肿瘤蚕食,周围皮下脂肪相衬,显得边界清晰。病灶中可见小梁状、条状低密度改变,经病理证实为残存正常肌肉。增强扫描较平扫能清晰显示肿瘤边界,表现为不规则爪样蚕食正常肌肉,此改变符合其侵袭性生长的生物学行为,具特征性。腹壁外侵袭性纤维瘤病近骨生长时,会产生压迫性改变,形成碟样皮质缺损,甚至产生比较典型的“叶状”改变[8]。

MRI检查:因为病灶为纤维母细胞、纤维细胞、胶原纤维、变性的横纹肌纤维、脂肪等混杂交织,形成MRI上的多种信号。MRI检查可以观察病变对周围组织的侵犯、是否有水肿及邻近骨骼的改变。其对临床确定手术的切除范围及鉴别诊断有重要价值。

2.5鉴别诊断

2.5.1纤维肉瘤纤维肉瘤细胞病史一般都比韧带样瘤相对短,病灶内常有坏死区,组织成分更为丰富,排列较致密,核大、深染,核分裂相多见,可见瘤巨细胞或病理性核分裂相,边缘浸润明显。浸润前缘瘤细胞分化较瘤中心差,对邻近骨侵蚀破坏,而非仅仅为压迫性改变。

2.5.2恶性纤维组织细胞瘤(MFH)好发于50~70岁中老年,有时MFH大部分组织出现瘢痕样改变而类似韧带样瘤,但是韧带样瘤并不出现明显的storiform结构,不含有大圆形、多边形胞浆丰富多核组织细胞区。MFH瘢痕样区胶原纤维较为均质,而韧带样瘤常见粗大纤维束。

2.5.3结节性筋膜炎本病镜下细胞稀少,局部呈旋涡状或羽毛状排列。细胞间为丰富的黏液样基质。

2.6治疗手术为主的个体化综合治疗是目前腹壁外韧带样瘤的治疗原则。

2.6.1手术切除目前绝大多数人认为手术是治疗本病最有效的手段,手术总治愈率近90%。手术切缘与术后复发明显相关,切缘阴性复发少,切缘阳性则复发高。因而主张将切缘阴性作为根治性切除的标准。局部功能无毁损的前提下,行广泛局部切除或根治性切除,即切除肿瘤及其周围可能受侵的组织,通常切缘距肿瘤边缘2cm以上。由于肿瘤常通过肌束及筋膜间隙的结缔组织向周围侵犯,大体上很难准确判断,须借助术中快速病理切片确诊。

对于局部复发肿瘤,多主张再行手术切除[10],但再次手术效果不如首次。过去认为肿瘤侵犯主要神经、血管时可予截肢处理,目前则认为应保肢,术中沿神经血管对浸润肿瘤行锐性剥离,即使不得不残留部分肿瘤,术后也可予放疗等辅助治疗或保守观察。除非肿瘤高度广泛侵犯无法手术,其他辅助治疗无效或无法执行,肿瘤又持续进展将危及生命时,方予考虑。

2.6.2放疗目前疗效尚不甚确切,大多数人认为其作为辅治疗能显著提高手术的治愈率,减少复发率。尤其对切缘阳性的患者,经放疗后可达到切缘阴性的效果。对于丧失手术机会患者,其不仅能有效的控制肿瘤进展,而且能促进大部分肿瘤部分或完全消退。目前临床上使用的多为外放疗,用于内放疗的主要是125I和192Ir。最近DePas等[1]将90Y标记的奥曲肽用于治疗奥曲肽浓集的韧带样瘤。

2.6.3药物治疗主要用于手术和放疗无效或不能执行者。目前报道有效的方法很多,但都因缺少大样本的随机对照研究,疗效尚不确切。雌激素阻断剂如三苯氧胺、非甾体抗炎药、秋水仙素、生物制剂、化疗和基因治疗。

2.7预后及展望腹壁外韧带样瘤术后易复发,文献报告首发病变切除后总复发率为57%,且92%在术后3年内复发[12],应长期密切随访。但本病极少引起死亡,也不发生远处转移,可带瘤观察。鉴于本病散发、较为罕见,临床研究困难,很多研究结论不确切甚至相互矛盾,因而有必要开展大范围的多中心联合研究,以建立一套完善确切的诊治标准。

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韧带的生物力学特性篇2

关键词:剪切带韧-脆性转换金矿胶东

胶东矿集区蚀变岩型和石英脉型金矿床的产出受韧-脆性构造控制。传统研究一般认为蚀变岩型(焦家式)金矿床产于深部高温韧性条件,石英脉型(玲珑式)金矿床产于浅表低温脆性条件。随着勘探程度的提高,逐渐认识到,同一矿田(床)蚀变岩型和石英脉型矿体,并没有垂向的“韧-脆性”分带规律。如焦家金矿床和玲珑金矿田中,蚀变岩型矿体靠近主断裂带,石英脉型则远离主断裂带;灵山沟金矿床不同勘探深度,依次出现石英脉型(-20m以上)、蚀变岩型(-20m~-90m)和石英脉型(-90m以下)矿体;望儿山金矿床-150m以下,30线以北主要为石英脉,30线以南则以蚀变岩型为主。同时,作者在开展大磨曲家和大尹格庄蚀变岩型金矿床显微构造研究时发现,剪切带岩石经历了多期次韧-脆性变形,并非脆性构造对韧性构造的简单叠加。那么,剪切带韧-脆性变形转换的机制是什么,它对蚀变岩型和石英脉型矿体形成和分布又有着怎样的控制作用。本文从剪切带构造演化、岩石变形特征、蚀变演化及构造变形-流体输运-水岩反应综合分析来对上述问题进行探讨。

1.矿床基本特征

前人已对胶东蚀变岩型和石英脉型矿床产出构造背景、矿床地质地球化学做了详细的论述[1-4]。这里以同存在两类型矿石的焦家金矿为例(图1),简要介绍其基本特征。

1.1蚀变岩型

矿体多赋存于花岗岩边部与老地层接触断裂带,靠近岩体的碎裂黄铁绢英岩内。矿体与主断裂面平行,产状平缓,倾角在30°~60°之间。与围岩分界模糊,矿体数量少,单个金矿体呈宽大的“饼状”、透镜状,矿体连续性好,矿化稳定。矿石类型为浸染状黄铁绢英岩型、细脉浸染状花岗岩型、网脉状黄铁绢英质碎裂花岗岩型。以黄铁绢英岩为中心,向外依次为绢英岩化碎裂花岗岩、钾化花岗岩及正常花岗岩。

1.2石英脉型

矿体产在玲珑花岗岩体内的断裂带,断裂及矿体产状陡立,倾角多为70°~80°,倾向与主断裂面倾向相反。矿体与围岩分界清楚,矿体规模小、数量多。矿石类型为含金石英脉和含金硫化物石英脉复合型,多呈网脉状、条带状。以含金黄铁矿石英脉或石英黄铁矿脉为中心,向两侧逐渐为弱黄铁绢英岩化、绢英岩化、钾化。从边缘到中心,交代或充填时序逐次推迟[6]。

矿田(区)中的主干断裂构造往往控制蚀变岩型金矿,主干断裂伴生或派生的小规模次级构造往往控制石英脉型金矿。

2.控矿构造演化

对焦家式金矿成矿构造演化有不同认识。刘石年[6]成矿前为压剪性、成矿期右行斜冲转变为左行正断。杨敏之等[7]认为焦家式金矿控矿构造经历了压扭性韧性剪切、压扭性脆性变形、张裂隙活动三个阶段,李兆龙[8]、范永香等[9]认为其经历了左行逆冲韧性变形、左行压扭脆性变形、右旋张扭矿化蚀变、左行压扭断层泥四个阶段,吕古贤等[2]认为其经历了韧性扭压、脆韧性压扭、韧脆性张扭、韧脆性扭张和脆性引张5个阶段,而区域应力场主应力方位在成矿前成矿期成矿后,发生了NWWNENW向变化[10]。尽管在控矿构造演化具体细节上,不同学者认识上存在差异。但研究大都认为胶东大型-超大型金矿床受控于经历了韧-脆性剪切、挤压-拉张复杂变形叠加构造[11]。

3.岩石变形

蚀变岩型和石英脉型金矿床的赋矿剪切带明显经历了不同程度的韧-脆性变形。断裂带发育碎裂岩、角砾岩、糜棱岩。构造角砾岩中角砾成分为糜棱岩或脆裂岩,胶结物中有粒状黄铁矿分布。金城金矿晚期绢英岩中可见铁碳酸盐黄铁矿黄铜矿脉的角砾、碎裂岩角砾、硅质岩角砾、铁碳酸盐角砾及其他较早形成的矿石角砾[12]。采自东季金矿床钾长石化花岗岩中含金粗粒黄铁矿石英大脉,脉宽数十厘米,脉中沿碎裂裂隙有黄铁矿分布,脉中石英具明显波状消光、细粒化、缎带状等韧性、脆韧性变形特征[13]。

大磨曲家蚀变岩型金矿床显微构造特征也证实了多期次韧-脆性变形转换的存在。可见到晚期长石中包裹早期长石角砾,角砾呈棱角状、次棱角状不等;后期韧-脆性“X”型剪节理切穿了早期的长石角砾(图2a)。早期脆性变形的石英产生微破裂和细粒化,分别在颗粒内部(图2c)和边界(图2b)形成破碎;石英颗粒(Q1)内部的微裂隙被后期石英(Q2)、绢云母、黄铁矿充填。晚期韧性变形,早期石英颗粒(Q1)组成书斜构造,又被后期动态重结晶石英颗粒(Q3)包围(图2c)。还可见韧性变形的石英动态重结晶颗粒被后期脆性裂隙切割,产生明显的位移(图2d)。

4.蚀变矿化

流体在剪切带中输运,与岩石发生水岩化学反应,形成了钾长石化、绢英岩化、石英-黄铁矿-多硫化物化、碳酸盐化等蚀变和矿化。

3.1钾长石化

早期脆性变形,岩石产生微破裂,导致颗粒尺度的微裂隙和细粒化(图2b)。破裂作用使得岩石孔隙度升高[14],与此同时,岩石破裂带刚好是一个降压带[15]。降压作用导致岩石中流体压力梯度的出现,并进一步促进围岩中孔隙流体进入断裂带中。流体中的K强烈交代花岗岩斜长石中的Na,交代作用受岩石微破裂的制约,形成了透入性浸染状钾长石化。

3.2绢英岩化

随着水岩相互作用增强,岩石中钾长石进一步蚀变,生成绢云母和石英。计算发现,绢英岩化过程中岩石体积大量亏损(公式1-1)。3mol钾长石蚀变生成绢云母和石英过程中,岩石体积减少75cm3,即体积亏损14%。绢云母容易沿平行主剪切面定向排列,增加了岩石孔隙连通性和流体的渗透率,流体-岩石化学反应进一步增强。

3KAlSi3O8(钾长石)+2HCl=KAl3Si3O10(OH)2(绢云母)+6SiO2(石英)+2KCl(aq)V1-1

325cm3/mol142cm3/mol138cm3/mol75cm3/mol

3.3硅化-黄铁矿化

扩容空间内流体压力的降低,导致石英的迅速沉淀,致使剪切带岩石孔隙度和渗透率的降低以及流体压力的增加。流体不断汇聚,形成高压流体。当流体压力Pf>(σn+T)时(σn为载荷压力或正应力,T为抗张强度),导致水压破裂。形成含金石英脉和网脉状石英-黄铁矿化。

5.构造-流体分析

胶东蚀变岩型和石英脉型具有同样的围岩蚀变和矿化阶段,矿物物质相同,有相近的成矿温度、压力范围和稳定同位素及稀土组成[4]。不能仅据赋存蚀变岩型金矿石的主剪切带发育了较强的韧性变形,而石英脉型矿石以脆性变形为主,就判断它们为不同构造层次的变形产物。而且,研究发现,即使同处招平断裂带的大磨曲家和大尹格庄蚀变岩型金矿床,其显微构造特征也存在明显差异。前者岩石的韧性变形较发育,多见书斜构造、石英动态重结晶;后者以脆性变形为主,多见颗粒细粒化。

5.1流体-岩石相互作用

天然与实验岩石变形研究也表明,流体相的介入可以导致上地壳环境中岩石脆韧性转变及韧性破裂作用发生和发展[15]。

压剪性条件下,岩石产生脆性变形,形成微破裂和碎裂流。微破裂作用多始于颗粒边界[16],也可以始于相邻颗粒或晶内包体颗粒的一些端点,或始于晶内双晶和解理面。破裂的侧向延伸、相近破裂系统的联合,在地层和岩体接触带形成破裂面。流体以渗流方式运移,与岩石发生化学反应形成钾长石化和绢英岩化蚀变(图3A,B)。绢英岩化岩石进一步变形形成叶理。ZhangandCox[17]研究发现,变形过程中粘土组构的定向会导致平行剪切带方向流体渗透率升高两个数量级。因此,绢英岩化蚀变过程中大量渗透流体渗入,势必影响剪切带的流变行为和蚀变矿化作用。

(1)流体可以通过水解弱化、降低矿物颗粒间摩擦系数等物理变化或者化学反应,改变岩石的变形机制[18,19]。流体对矿物晶键产生弱化作用,H2O进入硅酸盐晶格使硅酸盐强有力的Si-O键转化为弱的多的Si-OH键,甚至更弱的OH-OH键;流体还可以增加性,较少滑动阻力,加速压力溶解和矿物的流体相迁移,反过来帮助产生易变形的层状绢云母。因此,“绢云母生成水解弱化新的绢云母生成”是一个自组织的过程,促使矿化蚀变不断发育。

(2)绢英岩化蚀变增强了剪切带岩石的不均一性(图3B)。由于绢英岩化和后期的硅化、黄铁矿化岩石具有不同的变形行为,当受到进一步的剪切作用时,导致构造变形的分解。定向排列的绢英岩化蚀变岩石,形成线性强应变带,而夹于线性强应变带之间的是透镜状或长条状的硅化、黄铁矿化蚀变岩组成的弱应变域。强应变带以剪切作用为主,继续着绢英岩化蚀变、体积亏损和流体渗入;弱应变带则遭受不均匀缩短变形,主要形成垂直透镜体长轴方向的张裂隙,充填石英、黄铁矿、黄铜矿等载金矿物。随着剪切作用的不断深入,使透镜体不对称性越来越明显,张裂脉也变得与透镜体长轴斜交;同时透镜体中剪切带交织网络的密度越来越大,构造透镜体逐渐被新生构造片理带切割而解体,透镜体规模规模和数量减少,最终消失形成宽大的构造片理带[20]。这与邓军等[3]描述的焦家金矿断裂构造“断裂面及断层泥挤压片理带构造透镜体带密集节理带稀疏节理带”的分带规律一致。

5.2区域构造应力场转换

区域构造应力场转换,包括控矿断裂压剪-张剪的转变(图3C)和主应力方位的变化。导致不同矿床成矿构造差应力都呈现出较宽的变化范围:玲珑金矿主成矿期构造差应力120~40MPa,显微“X”剪节理测量大磨曲家金矿构造差应力104.6~45.8MPa(平均66MPa),大尹格庄差应力180.4~38.4MPa(平均89.2MPa)。

大磨曲家蚀变岩型金矿床剪切带显微裂隙统计计算表明,成矿前后区域差应力经历了大(NWW)小(NE)大(NW)的转换(图3A),成矿作用发生在应力松弛阶段。构造应力场转换制约着构造-流体的脉动性。玲珑石英脉型金矿床成矿期构造差应力整体呈降低趋势(图3B),流体中Au大量聚集基本可以与差应力的低值相对应。表明金成矿作用受剪压变形构造岩相向剪张变形构造岩相转换控制[3]。

差应力的显著变化,不仅影响剪切带变形性质,同时由于差应力由高值向低值转换过程中,可能导致流体大量汇聚。ZhangandCox[17]通过模拟实验也研究发现,当作用在岩石上有效应力的减小(从90MPa降低为30MPa)时,剪切带渗透率呈明显增加趋势。由于主剪切变形构造是热流量大、岩石破碎程度和渗透率高、水/岩比值最高的区域,是主要的输矿通道和储矿场所,成矿物质首先在这里沉淀,形成强烈硅化、黄铁矿化。破裂愈合之后,流体继续不断汇聚,容易形成异常高压流体,导致水压破裂,形成网脉状和石英脉型矿石(图3C)。

6.结论

本文通过剪切带构造变形-流体输运-水岩反应综合分析,取得了以下主要认识:

(1)含矿剪切带经历了多期韧-脆性变形转换,并非脆性构造对韧性构造的简单叠加;

(2)流体-岩石相互作用影响着剪切带流变学行为,钾长石化绢英岩化硅化-黄铁矿化蚀变的形成分别形成于脆性韧性脆性变形不同环境,构造变形分解作用造成了主断裂带蚀变和矿化的分带;

(3)区域构造体制转换引起应力场松弛,剪切带构造由压剪性向张剪性转变,导致大规模成矿作用的发生。网脉状和石英脉型矿化为水压破裂流体充填成因。

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韧带的生物力学特性篇3

前十字韧带(ACL)断裂是膝关节伤害中最普遍的类型,这是因为韧带的主要作用是稳定膝关节(见图1)。据报道称,这种伤害经常发生在外加应力超过韧带最大变形,即约韧带总长度的4%的时候[1]。这些韧带断裂的情况在年轻运动员中是很有代表性的,一般发生在他们进行穿插和阻断的体育运动时,比如篮球,足球和排球。据估计,在美国每年约有200000人受到ACL断裂的伤痛折磨,大概有5亿美元花在了对此的管理费用上[2,3]。

最新的ACL修复技术

合成体移植术

最初的ACL假体是由美国食品药物管理局(FDA)验证通过的,并于上世纪70年代早期推向市场。Vitek公司生产的一种被称为四氟乙烯均聚物的产品是一个加入碳纤维或氧化铝纤维的聚四氟乙烯的装置。第二代装置在上世纪80年代问世。这些装置设计得很坚硬,与人的ACL相比,具有相同甚至在某些情况下更优良的拉伸性能,其组成包括:Leed-Keio(NeoligamentsLtd.)的网格聚酯装置;ABC(Surgicraft公司)设计的聚酯内核(也有碳纤维)外包聚酯编织物的装置[4,5];Gore-Tex(W.L.Gore&Associates)生产的由单纤维线圈构成的网状聚四氟乙烯;Stryker生产的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯装置。较晚的还有,Kennedy生产的韧带扩增设备,它是由3M公司设计并生产的,促进组织向内生长的带状聚丙烯装置,目的是保证重建效果的长期性和可行性[4,5]。

自体移植术

人体ACL的平均长度是32mm,根据基质的构成不同可以划分为4个区域:骨骼、矿化软骨、纤维软骨和韧带[1,6,7]。韧带包含3个主要的神经束(内侧,外侧和中间),其主要功能是在膝盖弯曲的时候起到稳定的作用。人体ACL主要成分是Ⅰ型胶原构成的结缔组织(占90%);剩余的10%由少量的弹性蛋白、Ⅲ型和VI型胶原蛋白组成[6]。

目前,效果最好的ACL重建手术是被称为自体关节内移植的治疗方法[4]。这个治疗过程是取患者髌腱中间最有代表性的三块肌腱移植粘附在ACL装置上。由于自体移植的内部兼容性,这项技术具有比合成假体移植术良好的稳定型并且能使病人更好地恢复健康。

挑战

一般的重建手术(占90%)都要获得移植体[4]。在ACL的重建过程中,移植过程中5%~30%的供体腱组织死亡是必然的[7]。移植的失败最终导致修复后的膝关节稳定性差并会引起关节炎等疾病。后遗症的产生加上进行二次手术的有限的移植体,这些都激励研究人员努力寻找移植体的替代物。

移植学分析显示,合成移植体手术的失败一般是由以下一个或多个因素引起的:外来物质长期存在引发的慢性炎症反应,移植体的肌纤维震颤或构成移植体的聚合物纤维力学性能的变化[8,9]。针对第一代ACL移植体在最初的两年暴露出来的诸多缺点,第二代装置进行了改进并持续了较长的时间,但是5年以后,大规模的问题还是显现出来[4,5,8,9]。如果一个装置想获得长期的成功,那么未来的技术必须重点关注康复反应,支架设计以及细胞类型的问题。

康复反应

ACL创伤后的康复是由以下三个方面的表现为特征的:炎症,细胞增殖,基质的修复和重塑[10-12]。在某种程度上,这种多重进行的事件使得修复过程变得很复杂。越来越多的血液流向受伤的ACL,促进了细胞的增殖和基质的不断生长,但是这个过程中快速的增长速度又会使得ACL的愈合能力受损。对韧带的伤害会导致其形态上的大量变化,最显著的改变是胶原纤维的排序和密度消失。排列和密度的消失会导致韧带的强度力学性能丧失。另外,原有的Ⅰ型胶原被瘢痕Ⅲ型胶原代替[13]。而再生胶原纤维的长度明显变短了,随着纤维的拉伸强度的降低,交联作用的功能也减弱了(缺乏纤维间的摩擦力)。

除了在医药、材料科学工程和生物工程等领域的跨学科合作之外,对ACL的生物力学和生理特性的更好理解,使合成纤维在作为ACL修复的潜在材料的应用上有了新的方向。这个新方向带来了与众不同的应用策略,即在细胞学指导下基于纤维间相互作用的方法。经过大量的研究,这种方法已经成为可能,并且开始指导高机械性能和吸收性能纤维的生产。理论上讲,这些改进能使纤维组织向内生长,具有更好的生物适应性,并且在某些情况下,还有更好的生物活性。

之前的经验表明,非降解合成移植材料应用失败是慢性炎症反应的结果,其特点是由于对长期存在的移植体中的异物大细胞的排斥反应。这种炎症环境下产生的少量的胶原不能形成有序的或高度交联的结构,因此阻断了正常的韧带强度和功能的恢复。此外,肉芽肿(一种炎症细胞的聚集)反应也会发生,这是由原纤化的聚合物纤维产生的磨损粒子造成的。这三个问题一起导致了装置使用的失败并会引起关节软骨病情的恶化。

支架设计

目前的科学研究聚焦在应用聚合物纤维支架设计韧带的三种方法上:细胞包容,生长因子的使用以及基因治疗。

在设计之初就注意设计一种合理的、可接受的,且在移植手术后可持续最少6到8周的支架是很重要的。同时,还必须对这种支架结构细胞排列的速度、增殖和基质生产等细节予以重视。另外,细胞在移植手术后必须能够至少存活几周,以便合成新的组织来替代受伤的韧带结构和降解支架。

近期所研究的用来做ACL模拟支架的潜在材料有聚L-乳酸(PLLA),聚乙醇酸(PGA),聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)和聚己内酯(PCL),它们具有适合的力学性能且可降解。研究表明PLLA质地很脆且降解得非常快[1]。PCL具有良好的机械性能,但是其降解过程非常缓慢[1]。PGA也被确定具有不适合的机械性能和降解活性。但由PLLA和PGA共聚而得的共聚物PLGA在应用到ACL重建的过程中时,表现出比前面提到的聚合物更适合的各项性能[1,14]。

细胞类型

细胞类型是很重要的,因为ACL重建中移植的细胞必须具有快速增殖、产生大量的适合类型的基质并在后期承受支架降解后的负荷的能力。此外,这些细胞必须易于取得且没有传染性疾病或自体排斥[15]。目前所研究的相关细胞包括:骨髓间充质干细胞(MSCs),ACL成纤细胞,髌腱成纤维细胞和普通人类皮肤成纤细胞。大部分的研究集中在MSCs的应用上。把这种细胞作为考虑对象并对其非常感兴趣是因为它们所具有的多功能性和传输生长因子能力,它们能组成传递系统来运输重建人体组织所必需的生长因子[15]。它们的多功能性使得临床医生能够建立一个细胞库,为随后会用到的任何一种类型的结缔组织服务。直到关于可行性问题的细节都解决的时候,目前的重建手术才可以使用来源于自体(从个人),或异体(从捐助者)的骨髓间质干细胞。以上的两种情况都存在一定的局限性。理想的情况是从患者身上获得这些细胞,然而,接种支架组织要求有大量的细胞,并且多数情况下,从受伤到救治期间的时间不足以培养足够数量的细胞。目前看来,从捐赠者那里获得异体类型的细胞办法是可行的。但是在移植之前必须对异体细胞进行甄选,以此确定接受者对它们的兼容性并搞清楚这些细胞是没有病毒的。

在试管中,韧带成纤维细胞的增殖速度明显比ACL成纤维细胞快,同时显而易见的是韧带和ACL成纤细胞在支架上产生的胶原要比在灭菌盘里的多[15]。在试管中的结果看起来很好,但还需要对细胞在体内的表现做进一步的研究,以便对它们的适应性做一个权威的判定。最终,关于普通人类皮肤成纤维细胞是否可以用来代替韧带成纤维细胞的问题还是没有定论,因为这些细胞类型是否具有合适的迁移率、粘附性、增殖性以及胶原合成功能还是未知的。

在人体组织的愈合过程中,生长因子是最基本的分子之一。为了定义这些分子的功能和行为进行了大量的研究。研究人员通过观察发现,聚合物支架附上生长因子后,细胞的增殖基质的形成都增加了。生长因子在接种了间质干细胞的可降解支架上固定,理论上讲为新韧带的产生提供了环境传导作用。

结论

能够确定的是:不管是“黄金标准”修复方法(自体与关节内重建法)还是FDA通过的合成移植体法都有一定的局限性,移植的主要问题是如何恢复和保留韧带的极限拉伸性能。在大部分情况下,新的韧带或韧带假体和人体原有的韧带一样甚至更加坚固;尽管如此,长期的周期载荷还是会降低植入体的拉伸性能。最终,这种磨损会减少关节软骨量的增加,直到需要进行额外的关节镜手术,有时甚至是全膝关节置换手术。到目前为止,大多数的工程肌腱组织和韧带还没有达到所要求的强度;在临床应用过程中,原骨骼和新生组织之间的异常界面上会有限制作用存在,并且组织的再生速度将非常慢。

选出合适类型的移植细胞,利用细胞和基质的潜在能力来设计最佳的传递基质(支架),且该系统被整合成一种易于在临床中实现的方法,这样一个成功的移植就完成了。目前的研究表明,最适合的设计ACL模拟物的方法是利用可降解聚合物的设计,例如三维结构的PLGA,这种结构可以促进细胞的快速排列、增殖、基质和组织的向内生长。

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韧带的生物力学特性篇4

健康网讯:张先龙SeowKH张先龙(上海市第六人民医院骨科200233);SeowKH(新加坡中央总医院骨科)

人工膝关节置换是治疗膝关节疼痛和功能丧失的可靠方法,全髁型人工膝关节的问世和广泛应用,使人工膝关节置换术取得了很大进展。手术器械、假体设计、固定方法的进一步改进以及手术技术的提高,增加了人工膝关节置换技术的可重复性和耐用性,长期的临床随访显示优良率达90%以上[1-3]。有关后十字韧带保留在人工膝关节置换中的作用一直是临床医生和研究者们争论的焦点。主张后十字韧带保留的研究者认为,后十字韧带保留的人工膝关节置换可获得更大的关节活动度,增加股四头肌的力量,通过后十字韧带控制股骨髁后滚动,提供更加稳定的膝关节功能和保留膝关节本体感觉,并可吸收和分散骨与假体界面的剪切应力,降低假体的松动率[1-5]。不足之处是增加接触应力和加速聚乙烯磨损,翘翘板效应和软组织平衡困难等[3,4,6-8]。近年来,生物力学、组织学、步态分析研究结果以及手术技术的改进,使这一争论更加尖锐[3,4,9-17]。本文结合近年来上述方面的进展,对后十字韧带保留和后十字韧带替代型假体的设计优点和存在的问题进行综述。

一、运动学及活动度

(一)运动学:正常膝关节运动学特征之一是股骨髁在胫骨平台的后滚动,以增加膝关节的活动度。后十字韧带保留人工膝关节置换被认为可以保持正常膝关节运动,保留解剖学上的股骨髁后滚动。股骨髁的后滚动使胫股关节接触点后移,可使股四头肌的力臂增加约30%,通过增加股四头肌的功效,改善爬楼功能[3,4]。解剖学及理论模型研究表明股骨髁后滚动确实可以在后十字韧带保留人工膝关节置换中发生[9,18]。Lewandowski等[18]采用运动学定量分析的方法,对尸体膝关节进行假体置换后的运动学比较研究,发现后十字韧带切除人工膝关节置换伸膝间隙较正常膝增加4mm,需要高于正常膝所需50%力量才能将膝关节完全伸直,提示后十字韧带切除人工膝关节置换后要完成日常生活中的完全伸膝运动有一定困难。然而,Stiehl等[19]对5例正常膝关节及47例行五种不同设计的人工膝关节置换患者进行研究发现,在相同屈膝条件下,后十字韧带保留和后十字韧带替代人工膝关节均不能重复正常膝关节运动学特征,而且后十字韧带保留膝关节的胫股关节接触点在伸膝时后移,屈膝时前移,作者担心这种自相矛盾的前移现象会加重聚乙烯的磨损。生物力学研究提示,后十字韧带保留和替代两种假体均可以引起股骨髁后滚动,股四头肌力量均低于正常膝关节。其中,后十字韧带保留假体后滚动减少约36%(P=0.004),后十字韧带替代假体减少12%(P=0.774);伸膝力量减少分别为15%和12%。这一结果显示后十字韧带替代假体同样可以产生后滚动;虽然后十字韧带替代人工膝关节运动学特征比较接近正常膝关节,但无论是后十字韧带保留还是后十字韧带替代假体,均不能完全重复正常膝关节的运动学特征[20]。近年来,后十字韧带保留人工膝关节置换的运动学撞击问题已引起人们的注意[6]。Scott等[4]强调术中对后十字韧带部分松解,可获得后十字韧带平衡。这一技术,特别是与该技术结合使用的相对吻合的胫骨聚乙烯表面,对人工膝关节置换术后运动学的影响有待进一步研究。

(二)活动度:有关活动度的文献报道较多,早期的全髁型人工膝关节可屈曲90°~95°。后十字韧带替代后稳定型假体带有特殊的凸轮机(postandcammechanism),允许屈曲度达到105°~115°;后十字韧带保留假体要较后十字韧带切除的全髁设计假体活动度好得多,在100°~110°之间[1,3,21]。Colizza等[21]对242例人工膝关节置换患者的前瞻性研究发现,后十字韧带替代假体术后平均活动度为112°,明显高于后十字韧带保留(103°)和后十字韧带切除全髁型膝关节。近年来的研究热点集中在后十字韧带保留型假体手术中对后十字韧带的平衡和松解上,大样本研究显示,后十字韧带松解技术可以使膝关节获得110°~115°的屈曲度[3,4,6]。可以相信,在精心保持屈曲间隙平衡的前提下,后十字韧带保留和替代两种人工膝关节均可获得110°~115°的最大屈曲度。

二、磨损与松动

(一)磨损:人工膝关节的磨损主要与胫股关节的吻合度有关。早期的全髁型假体,采用胫股关节几何形态较为吻合的设计,部分提供前后向稳定,但这种假体有较大的限制性,增加了假体、骨、骨水泥之间的剪切压力,易产生磨损和松动。多数后十字韧带保留型假体采用关节形成面低吻合设计,如冠状面平台对平台设计,具有较小的限制性,但易产生边缘负重,甚至发生严重的聚乙烯后内缘磨损、折断[6,8]。因此,一段时间内,矢状面的吻合设计被认为是科学的。然而,胫股关节面的碟形设计(dishedondished)或弯曲设计(curveoncurve)容易产生对股骨髁后滚动的限制,导致运动学抵触(kinematicconflict),随着膝关节屈曲度的增加,后十字韧带逐渐紧张,聚乙烯表面后唇的局部压力加大,局部磨损增加[6]。多数主张保留后十字韧带的学者强调通过术中保持后十字韧带的平衡,避免后十字韧带过紧,以克服磨损[3,4]。对后十字韧带替代型人工膝关节而言,磨损不是主要的问题,长期的临床随访表明,采用相对吻合设计的后十字韧带替代型假体,聚乙烯磨损特征良好[21]。目前常用的后十字韧带保留和替代型假体,均趋向于用带有一定的胫股关节吻合度的设计,接触压力小,产生的磨损较少。后十字韧带替代结合相对吻合的关节面设计和后十字韧带松解技术较能为人们所接受。

(二)松动:后十字韧带保留与否争论的另一个焦点,是对骨-骨水泥-假体界面损害的保护。后十字韧带抵抗和吸收了关节运动过程中对假体伤害较大的界面间剪切压力,因而被认为是减少假体松动的主要原因。然而并未发现松动是后十字韧带切除假体失败的主要问题,力学测试表明后十字韧带替代假体的凸轮机制可使界面间的剪切压力转化为压缩压力,减少由此产生的假体松动。对骨水泥型后十字韧带保留和替代人工膝关节置换后的长达15年的随访研究证实,无菌性松动很少发生[3]。无论是后十字韧带保留或者后十字韧带替代型假体其10~15年的生存率均可达96%以上,采用骨水泥固定,两者在骨-骨水泥-假体界面的耐用性上无临床差别[1-3]。

三、本体感觉及步态分析

(一)本体感觉:本体感觉是指静止和运动状态下对肢体位置的感知。后十字韧带上存在力学感受器,因而有人主张保留后十字韧带以提供人工膝关节置换术后膝关节的本体感觉,并因此认为后十字韧带保留人工膝关节置换的患者膝关节的本体感觉优于后十字韧带切除和替代型患者。但就患者的主观感受而言,哪一种设计更具有明显的优越性,尚无临床文献报道。近年来,有关这方面的研究尚无一致的结果。组织学研究发现骨性关节炎(osteoarthritis,OA)患者的后十字韧带存在神经学退变,与正常膝关节后十字韧带相比差异有显著性意义,因此对后十字韧带保留是否可以改善患者膝关节的本体感觉提出疑问[16]。DelValle等[12]采用鼠单克隆抗体免疫组化方法,对22例OA患者后十字韧带的组化特征进行研究,并与3例正常人的后十字韧带相比较,证实OA患者后十字韧带仍然存在多种不同类型的力学感受器,为临床后十字韧带保留人工膝关节置换患者本体感觉及爬楼功能优于后十字韧带切除患者这一结果提供了理论依据。Lattanzio等[13]对10例后十字韧带保留和10例后十字韧带替代的人工膝关节置换术后1年随访,采用电角度计重复测定静力状态下膝关节角度并与患者的主观感知进行比较,发现两组间本体感觉差异并无显著性意义,后十字韧带保留并不能改善患者的膝关节本体感觉。

(二)步态分析:早期研究发现,后十字韧带切除人工膝关节置换患者术后爬楼时身体有前倾现象,这一特有的姿势明显不同于正常人及后十字韧带保留人工膝关节置换患者。后十字韧带切除人工膝关节置换后步态异常被认为是后十字韧带切除后股骨髁后滚动丧失,股四头肌力量不足造成的[18]。事实上,各型人工膝关节置换患者术后均有平地行走步态不正常现象,包括:步幅短小、屈曲幅度减小、非正常的屈曲方式和伸膝力矩。长期以来,后十字韧带保留被认为有较好的爬楼功能。Huang等[10]在对尸体膝关节标本的运动学研究中发现,后十字韧带切除的人工膝关节,完全伸直时股四头肌需用高于正常膝关节50%的力量,提示后十字韧带切除后,患者在完成上、下楼梯或从坐位站起等动作时较困难,因而从另一侧面支持了后十字韧带在完成正常步态中的作用。Wilson等[17]对此提出了质疑,通过对双侧分别采用后十字韧带保留和替代两型假体置换患者,采用相同的步态分析和等张肌力测定,证实两组间差异无显著性意义。对36例49侧人工膝关节置换术后6~13年患者进行分组研究,即后十字韧带切除全髁型人工膝关节置换14侧,后十字韧带切除低接触压力旋转平台假体(LCS)15侧,后十字韧带保留LCS假体20侧。采用肌力计进行等张和等长试验,结果发现,经过长达6~13年的膝关节功能适应(HSS评分均在90分以上)后,三组在不同条件下,绳肌和股四头肌的肌力无明显不同。说明后十字韧带保留和切除的人工膝关节置换术后的长期肌力没有差异[18],为Wilson的临床研究结果提供了理论依据。

四、稳定性

后十字韧带切除全髁型假体,通过相对吻合的几何设计及屈伸关节间隙的平衡获得稳定,形态的吻合转移了大部分作用于骨-骨水泥界面的应力。后十字韧带保留假体减少了假体界面间的应力,使这种应力由胫股关节形态的吻合与后十字韧带共同分担,因此低吻合性设计的人工关节,当膝关节屈曲时需后十字韧带来阻止后脱位[5]。后十字韧带替代人工膝关节通过被动限制为膝关节提供了后稳定,但如果没有恰当的屈伸间隙平衡,后脱位有可能发生。一般认为,后十字韧带保留型人工膝关节置换,后十字韧带的张力平衡较难获得。Incavo等[15]曾报告8例,其中3例后十字韧带太紧,3例太松。也有报告后十字韧带过紧导致屈膝功能丧失或韧带失效[20],但这两项研究均未采用后十字韧带松解技术。有作者认为术中采用后十字韧带松解技术可克服后十字韧带过紧现象,并且无迟发性韧带断裂和不稳定发生[3,4,14]。然而,近年来,有关后十字韧带保留假体迟发性韧带断裂和关节不稳的报道日渐增多,已引起人们的注意[11,22-24]。临床稳定性研究显示,后十字韧带保留和替代的人工膝关节置换术后均有不同程度的膝关节松弛。后十字韧带保留膝关节置换后,内外侧的松弛明显高于后十字韧带替代型。表现为:(1)无临床症状,单腿独立正位X线片示关节一侧间隙增大;(2)有临床症状,正位X线片示关节一侧间隙明显增大。这一现象加重了冠状面关节的不平衡,导致假体内、外翻倾斜受力,过早磨损[11]。对后十字韧带功能是否可以长期保存的问题,Matsuda等[23]首次对人工膝关节置换术后10年的前后向稳定性进行体内定量研究,通过在髌骨和胫骨结节处贴应变片,记录不同屈曲度、不同负荷下,胫骨的前后移位,结果近1/2的后十字韧带保留假体在屈膝时无良好的前后向稳定。Waslewski等[24]报告16例继发性后十字韧带早期功能丧失导致症状性膝关节屈曲不稳,表现为持续性关节肿胀、关节积液、膝前疼痛等,非手术治疗无法改善膝关节疼痛和不稳症状,6例进行了后十字韧带切除假体翻修术。上述这些报道,应引起临床医生的注意,不稳定的发生预示着假体有过早失败的可能。一些作者同时注意到后十字韧带替代型人工膝关节的后脱位率约2.0%~2.6%,其中0.6%~0.8%需要翻修[21]。采用凸轮机制的后十字韧带替代型假体,可进一步降低后脱位的发生率。总之,为避免后十字韧带过紧,特别是对采用矢状面吻合性设计的后十字韧带保留型关节,后十字韧带的松解和平衡是必要的。虽然其临床结果满意,但尚未能从生物力学研究的角度建立可靠的、可重复的、标准的后十字韧带松解技术。不论是后十字韧带保留或替代,屈曲间隙的平衡都是非常重要的,以防止后脱位的发生,特别是后十字韧带替代型人工膝关节。

五、小结

早期认为后十字韧带保留型人工膝关节有良好的关节活动度和稳定性,以及更接近正常的步态和假体寿命长等优点,但均未能得到临床和基础研究的证实。就关节活动度而言,后十字韧带替代和后十字韧带保留结合后十字韧带松解技术均可获得平均115°的最大屈曲度。采用凸轮机制的后十字韧带替代型假体较少有后脱位问题发生,但后十字韧带保留人工膝关节置换术后存在韧带迟发性断裂和膝关节继发性不稳问题。步态分析和肌力测定的结果表明,后十字韧带保留和替代假体在空间瞬间步态、爬楼时活动度、肌力强度等方面无明显区别。10年以上随访,两种类型假体寿命均在96%以上。后十字韧带在人工膝关节置换中的作用很重要,对后十字韧带替代型假体来说,应在提高吻合度的同时,减少其限制性所导致的骨-骨水泥界面应力的增加;对后十字韧带保留型假体而言,如何在减少其限制性上保证后十字韧带张力的平衡,最大限度地发挥后十字韧带的功能,是仍待解决的问题。近年来有关后十字韧带保留人工膝关节置换术后的前后向、内外向不稳以及迟发性后十字韧带断裂,后十字韧带功能丧失而导致症状性不稳等的报道,应引起人们足够的重视。可以确信,使用不同类型假体获得的优良的长期临床随访报告,将使后十字韧带保留与否及其在人工膝关节置换中作用的争论持续下去。

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韧带的生物力学特性篇5

关键词:金矿;汉阴酒店;韧性剪切构造;控矿

1区域地质概况

研究区位于南秦岭印支褶皱带白水江-白河褶皱束东段的为牛山复背斜北翼,属徽县―旬阳地层分区牛山地层小区[1]。

2矿区地质特征

2.1矿区地层

矿区出露地层主要为大贵坪组第二岩性段(Sd2),是一套原岩为深海-半深海强还原环境下沉积的泥质粉砂岩、粉砂岩、砂岩。经区域变质作用,形成的含石榴石黑云绢云石英片岩、变砂岩、碳质绢云母片岩、碎裂硅质岩等。其中片理化强,微褶皱、劈理发育,构造置换强烈的黑云母变斑晶绢云石英片岩与薄层泥质变砂岩互层是本区金的主要赋矿岩性。

2.2矿区构造

矿区构造复杂,表现为横向强烈韧性剪切变形,纵向为脆性断裂构造。横向由迎风街-双河口韧性褶皱带(RF2-3)的次级韧性剪切构造RF1、RF2、RF3、RF4、RF5,以及韧性剪切带内发育的复式向斜构造组成。韧性剪切构造NW-SE向延伸严格控制金矿(化)体的走向,纵向上为SN向脆性断裂,断裂延伸规模不大。

2.3矿区岩浆岩

矿区岩浆活动主要为印支期云斜煌斑岩侵入,云斜煌斑岩主要分布在NW向韧性剪切构造RF2和RF5南北两侧。韧性剪切带中石英脉发育,脉体呈透镜状顺韧性剪切构造分布。

2.4矿石特征

研究区经过多期构造叠加,岩石微褶皱劈理发育,结构构造较明显,主要为中细粒变斑晶结构,片状、网脉状、条带状构造。金主要以自然金,少量银金矿,赋存在矿物粒间、层理面间及岩石裂隙中,金颗粒形态多种多样,主要有不规则状、浑圆状、椭圆状、三角形等[3]。矿区矿化蚀变在地表表现为绢云母化、强硅化、蜡长石化和褐铁矿化,深部黄铁矿化发育,黄铁矿沿S2面理分布。

3韧性剪切构造的特征

3.1韧性剪切构造空间展布特征

研究区韧性剪切构造整体NW-SE向横贯矿区(图1),韧性剪切构造与地层展布方向一致,走向290°-330°。韧性剪切构造倾向方向变化较大,总体北倾且陡倾,倾角47°-76°,宽度20-70m,韧性剪切带局部有弧形弯曲,构造牵引错动的痕迹,韧性剪切位移规模不大。

韧性剪切带内可以观察到多处强变形带和弱变形带交替,不同地段韧性变形呈渐变关系,局部表现为脆性断裂或构造破碎带。韧性剪切带内云斜煌斑岩脉和石英脉发育,脉体顺韧性剪切带透镜状分布。局部石英脉出现“石香肠化”。韧性剪切构造内岩石S2面理发育,岩石微褶皱、劈理、构造片理发育。强变形带上石榴子石、黑云母变斑晶发育,且有明显的硅化、绢云母化、褐铁矿化等矿化蚀变。

3.2韧性剪切带成矿特征

研究区主要有3期韧性剪切构造变形,第一期为伸展体制下的塑性固态流变变形,S0面理被构造置换为S1面理。第二期变形为挤压体制下的韧性推覆变形,形成南倒北倾的同斜褶皱,形成S2透入性面理及韧性剪切带。该期构造为本区金矿的主要成矿构造,金矿产于该期韧性中。第三期变形是以S2为变形面理,形成宽缓褶皱的S3面理,使先前面理S1、S2发生微褶皱[4]。

4韧性剪切构造对金矿控矿作用

(1)研究区5条金矿(化)体展布严格受NW向韧性剪切构造控制,矿体往往产于韧性剪切带内的强应变和脆性断裂叠加带、弧形剪切带的弧顶扩容区域、剪切带的转弯部位、剪切带宽窄急变处、不同方向剪切带的交叉处和复合处[5]。

(2)韧性剪切带内发育有碳硅质破碎带,碳对金具有吸附效应[6],更有利于金的富集,韧性剪切构造中的云斜煌斑岩和石英脉为成矿提供热液,其中NE向微细石英脉发育地方,金化学分析品位偏高,在NW向韧性剪切带与近SN向脆性构造交汇处矿体明显变厚。

(3)根据韧性剪切构造型金矿成矿模式[7],推测研究区金成矿过程为,早期剪切构造活化变质热液,并为热液的分异迁出提供了动力和通道,在第二期韧性剪切构造构造变形的在韧脆性转换带之上,剪切构造变动形成片理、碳硅质破碎带的空间,当含金热液沿剪切带上升至该处时,随着物理化学条件变化,含矿流体的温度、压力、Eh和pH突变,使金成矿元素化学位能降低,沿着片岩和变砂岩的片理面、微裂隙发生交代、蚀变、吸附,富集形成本区韧性剪切带型金矿(图3),本期构造中发育的微细石英脉是含金石英脉。因此认为与S2透入性面理方向一致的第二期韧性剪切构造,是本区主成矿构造。

5结论

(1)研究区金矿类型为韧性剪切构造型金矿,具有沉积―多期构造改造的特征,矿体与NW向韧性剪切构造关系密切,矿体往往产于韧性剪切带内的强应变和脆性断裂叠加带、弧形剪切带的弧顶扩容区域、剪切带的转弯部位、剪切带宽窄急变处、不同方向剪切带的交叉处和复合处。

(2)在大贵坪组第二岩性段(Sd2)中微褶皱、劈理发育的黑云母变斑晶绢云石英片岩与薄层泥质变砂岩互层是本区金矿的有利赋矿层位,第二期NW向韧性剪切构造控制矿体展布形态,在NW向韧性剪切带与近SN向脆性构造交汇处,矿体出露厚度大,在矿体上下盘有碳硅质破碎带或云斜煌斑岩脉分布,有利于矿体富集,NE向是本区含金石英脉。

(3)研究区韧性构造带具有多期次,第一期韧性剪切构造促使含金热液运移,并提供了运移通道,与S2面理方向一致的第二期韧性构造提供条件使含矿热液交代蚀变富集成矿,是主成矿构造。

(4)本区赋矿岩性与围岩特征区分度较小,韧性剪切构造特征明显,对矿体展布形态具有严格控制作用,因此NW向韧性剪切构造可以作为本区直接找矿标志,指导本区找矿。

参考文献

[1]刘林等陕西石泉-汉阴北部下志留统黑色岩系中的金矿床地质与资源2011

[2]李福让陕西石泉县羊坪湾金矿床地质一地球化学特征及金的富集规律2009

[3]李会明石泉-汉阴北部金矿带地质特征陕西地质1997

[4]李希,杨兴科南秦岭安康汉阴金矿区控矿构造特征与成因类型矿物学报2011

[5]方贵聪韧性剪切带型金矿床成矿作用机理矿床地质2010

韧带的生物力学特性篇6

关键词:急性腰扭伤疼痛诊断要点损伤的表现治疗

Doi:10.3969/j.issn.1671-8801.2014.11.052

【中图分类号】R4【文献标识码】B【文章编号】1671-8801(2014)11-0037-01

急性腰扭伤又称腰部伤筋,俗称“闪腰”。腰部急性扭伤包括肌肉、韧带、筋膜、小关节突、椎间盘等组织急性扭伤,90%发生于腰骶关节或骶髂关节,是伤科常见多发疾病,病者大多数是体力劳动者,尤其是青壮年,男性多于女性。

急性腰扭伤多为突然遭受间接外力所致,如搬运重物用力过度或不正而引起腰部筋膜肌肉的损伤,急性扭伤多发生在腰骶、骶髂关节、椎间关节等部位。腰椎的稳定主要是靠韧带、肌肉、关节突等支持,在椎弓之间由棘上韧带、棘间韧带和黄韧带构成纤维环连接,在椎体前后有前纵韧带和后纵韧带。腰骶关节是脊柱的枢纽,骶髂关节是躯干与下肢连接的桥梁,身体的重力和外来冲击力多集中在这部位,故受伤较多。当脊柱屈曲时,两旁的伸脊肌(尤其是骶髂肌)收缩,以抵抗体重和维持躯干的位置,如负重过大,易使肌纤维撕裂,当脊柱完全屈曲时,主要靠棘上、棘间、后纵、髂腰等韧带来维持躯干的位置,易造成韧带损伤。急性腰扭伤,轻者可致骶棘肌和腰背筋膜不同程度的撕裂,较重的可致棘上、棘间韧带撕裂。椎间小关节突过度牵拉或扭转,可致骨节错缝或滑膜嵌顿。急性腰扭伤可因治疗不当而转变为慢性劳损,慢性劳损可稍受外力损伤而急性发作,二者可以互相转化。

1表现与诊断

急性腰扭伤包括肌肉、筋膜、韧带、小关节、椎间盘等组织扭伤,临床表现既有共同点,同时因损伤组织不同亦有不同的临床表现。

1.1诊断要点。

(1)有外伤史。

(2)腰部剧痛活动不便,坐卧翻身困难,咳嗽、深呼吸痛剧,用手扶撑腰行走。

(3)局部肌肉痉挛,有明显压痛。

(4)脊柱生理曲线改变,脊柱腰段多向患侧倾斜,是由于疼痛引起肌肉保护性痉挛所致。

(5)检查时直腿抬举试验阳性,加强试验阴性。

1.2不同组织损伤的表现。

(1)棘上、棘间韧带急性扭伤。脊柱急骤屈曲或后方暴力直接冲击局部均可引起棘上韧带损伤,根据损伤程度分为不完全断裂和完全断裂两种。

棘上韧带完全断裂是在强大的暴力冲击下发生,多伴腰椎骨折与脱位,同时也伴棘间韧带断裂。检查时可见局部后凸畸形、肿胀,并有明显压痛,X线侧位片显示棘间隙加宽,棘突后软组织阴影增厚。

棘间韧带急性损伤多发生于腰骶部或常与棘上韧带损伤同时发生,腰骶之间是活动的腰椎与固定的骶椎相接之处,因骶椎无活动性,缺乏缓冲外力和吸收震荡的能力,故腰骶间隙容易遭损害,临床表现是损害处疼痛,不能向前弯腰,后伸亦微痛,不能达到最大限度的后伸。

(2)腰背筋膜和骶棘肌的急性损伤。平时人们右手弯腰取物机会较多,在身体向右前方弯曲的姿势突然遭受强力扭转或侧方暴力时,常把左侧下腰部的腰背筋膜和骶棘肌拉伤,损伤的判断是靠压痛点的位置,腰向前屈患处有牵拉痛,压痛点在第5腰椎棘突左下方,相当于左侧小关节处。

与椎小关节损伤的区别是,小关节突损伤以腰的后伸痛为主,另外小关节囊的浅层为黄韧带,所以小关节损伤也常伴有椎管内症状,即腰后伸伴有腿痛的特点,骶棘肌和腰背筋膜的损伤无根性神经痛。

(3)后纵韧带和纤维环急性损伤。急性腰扭伤的同时可能累及后纵韧带和纤维环,也就是腰椎间盘突出的阶段,病人陈述腰扭伤史为先腰痛,经过数日或数周逐渐变成腿痛,先腰痛阶段是纤维环和后纵韧带的损伤阶段,腿痛是椎间盘突出的开始。

后纵韧带上分布着非常敏感的硬脑膜返支的神经末稍,后纵韧带是椎管的前壁,椎管前壁有着特殊的敏感性,当后纵韧带和纤维环受到损伤后,出现明显椎管内症状,即一切能使椎管内压力增高的活动均能引起疼痛,如咳嗽、喷嚏、下蹲等。它与腰椎间盘突出症的鉴别是它只有腰痛,没有放射性腿痛,这时腰不能负重,不能转动身体,翻身起立均感困难。如果未能很好固定腰部,后纵韧带和纤维环尚未愈合牢固,过早活动和负重,容易引起腰椎间盘突出。

2治疗

2.1手法治疗。患者俯卧,医生用两手从背部至腰骶部的两侧,正中自上而下,轻揉按摩,再拿捏痛侧肾俞、环跳穴周围,最后扳动大腿,摇晃拉伸数次。

2.2药物治疗。内服中药,以活血化瘀、行气止痛为主。活血化瘀可用挑红四物汤加土鳖、血竭、乳香、没药等内服;行气止痛可用舒筋汤加枳壳、香附、木香等。

外治可外敷跌打膏或跌打酒外搽。

痛甚者,可服去痛片、消炎痛、布洛芬、扑炎痛片等。亦可用强的松龙1ml,1%普鲁卡因5ml作痛点封闭。

2.3针灸治疗。常取人中,委中、昆仑等穴位,强刺激,可加拔火罐。

2.4固定与功能锻炼。伤后宜硬板床休息,后期做腰背肌锻炼。

参考文献

[1]石美鑫.实用外科学.第二版.北京:人民卫生出版社.2002.ISBN.7-117-04957-X

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