人颞下颌关节软骨弹性模量的测定

作者:徐小川 王玉玮 康宏 易新竹  文章来源:口腔颌面修复学杂志 

2007-1-8 14:26:19         【博客】 【论坛】 【投稿】 【打印】 【关闭

2.1 弹性模量值
2.1.1 由表1可以看到同一区域在使用不同压头时存在一种趋势EALC>EAMC,EAMSG>EALSG,EPMC>EPLC(D=2时除外),但无统计学意义。相同压头不同区域,除在D=2mm组发现EAMSG与EALSG,EPMC,EPLC间有差异(P<0.05),其余均未见差异。而同一区域不同压头间也无明显差异。
2.1.2 合并AMC/ALC为AC;PM/PLC为PC;AMSG/ALSG为ASG,得到表2,统计学表明:

表2 合并后软骨弹性模量 (单位:Mpa)

1502.gif (244 bytes) 4 3 2
AC 14.21±7.56
N=16
11.22±8.08
n=18
17.12±6.88
n=16
PC 10.73±5.00
N=15
9.475±3.97
n=17
16.90±9.86
n=16
ASG 16.62±11.82
N=16
16.53±11.41
n=18
23.94±9.95
n=15

  D=4时,EAC/EPC(P<0.05);EASG/EPC (0.025<P<0.05);EASG/EAC(P>0.05)
  D=3时,EAC/EPC(P<0.05);EASG/EAC(0.001<P<0.05);EASG/EPC (0.01<P<0.025)
  D=2时,EAC/EPC(P>0.05);EASG/EAC(0.001<P<0.025);EASG/EPC(0.01<P<0.025)
  以上提示:ASG和AC或PC间是不同的(D=4,EAPG/EAC除外),AC和PC间是不同的(D=2,EAC/EPC除外)。
  相同区域不同压头半径下弹性模量有差异:
  AC组:D=4/D=3(P>0.05);D=4/D=2(P>0.05);D=2/D=3(0.01<p<0.025)
  PC组:D=4/D=3(P>0.05);D=4/D=2(0.005<P<0.01);D=2/D=3(0.0005<P<0.001)
  ASG组:D=4/D=3(P>0.05);D=4/D=2(0.025<P<0.05);D=2/D=3(0.025<P<0.05)
2.2 厚度值
  由表3可见TMJ关节软骨最厚的区域在髁头后份(hPMC=0.93mm,hPLC=0.92mm),最薄的区域在关节窝前斜面(hAMSG=0.534mm,hALSG=0.705mm)。六个区域间统计结果如表4。

表3  不同压头半径及区域下关节软骨厚度 (单位:mm)

1502.gif (244 bytes) 4 3 2 合并值
AMC 0.62±0.09
n=4
0.69±0.27
n=6
0.85±0.59
n=6
0.743±0.410
n=16
ALC 0.80±0.14
n=4
0.87±0.21
n=5
0.93±0.46
n=5
0.876±0.295
n=14
PMC 0.70±0.23
n=5
1.09±.24
n=6
0.96±0.40
n=6
0.936±0.325
n=17
PLC 0.76±0.40
n=4
0.97±0.24
n=4
1.00±0.18
n=5
0.92±0.277
n=15
AMSG 0.54±0.16
n=5
0.59±0.13
n=6
0.79±0.20
n=4
0.543±0.140
n=15
ALSG 0.68±0.017
n=5
0.67±0.11
n=6
0.51±0.20
n=4
0.605±0.134
n=15

表4 关节软骨不同区域厚度统计分析表

Site AMC ALC PMC PLC AMSG ALSG
AMC         **  
ALC *       ** *
PMC * *     ** *
PLC **         *
AMSG           *
ALSG            
  *P<0.05,**P<0.01

2.3 弹性模量和软骨厚度相关分析
  将弹性模量和软骨厚度进行相关分析,结果如表5,从结果上看,D=2,3mm两组弹性模量和软骨厚度间有较强负相关性,统计学有意义,但合并后无明显相关性。

表5 弹性模量和软骨厚度相关分析

直径(mm) R b P
4 -0.240 -8.23 P>0.05
3 -0.543 -9.26 0.0025<P<0.001
2 -0.507 -21.96 0.0005<P<0.001
合并 -0.1609 -6.07 P>0.05
  r相关系数;b回归系数

3 讨论

  关节软骨可看作是生物力学的固液二相材料,即由固体基质的胶原-蛋白多糖和不可压缩的间隙液组成的有渗透作用的多孔介质[2]。关节软骨的力学性质是和其构成紧密相关的,这些成份相对含量的变化必将引起组织宏观力学性质的变化。
  由于人TMJ小,分区困难,在研究时大多将其分为中心、外周两区[10],但动物模型研究又表明由于行使功能不同,功能面与非功能面的组成是不同的[1,11]。髁突前斜面及关节窝前斜面被认为是TMJ前伸运动的功能面,而侧向运动时关节的内外侧行使的功能也不同[12],因此本实验依功能分区,从力学角度探讨功能和力学性质间的关系。
  Swann[5]等测定了人膝关节的弹性模量为4~15MPa,李晋唐[9]测定正常人膝关节软骨的弹性模量为 5.7~15.8 MPa。本实验测得的人TMJ关节软骨的弹性模量较膝关节大,范围为9.17±4.63~24.42±11.18MPa,提示人TMJ软骨具有更高的抗变形能力,能更好的负重。本实验测得同一区域不同压头下弹性模量也有不同,压头越小弹性模量越大(表1,2.)。这是由于压头越小则初始压入深度越大,有更多的间隙液被压入软骨深部,此时软骨产生的摩擦张力增大,使弹性模量值上升。提示TMJ针对较大负荷可通过间隙液的流动提高抗变形能力。
  不管遗传作用会对关节软骨的生长发育起多大作用,外界力对髁状突的生长仍起着重要的作用[13]。因而也就不难解释为何关节软骨间弹性模量的差异:由于后天因素的功能刺激,使关节窝前斜面和髁状突前斜面在蛋白多糖的组成和构成上和非功能区的髁状突后斜面不同,从而使作为功能区的髁状突前斜面和关节窝前斜面具有较大的弹性模量,用以抵抗变形,保护并维持功能区的良好外形及结构。
  本实验同时测量了TMJ软骨的厚度,发现软骨最厚的区域在髁突后份,而最薄的区域是关节窝前斜面。Wright等对出生后人TMJ的变化进行了研究,发现出生时髁突软骨约厚1.5mm,在很短时间则变为0.5mm,而到16-17岁时软骨则更薄,最薄可到0.3mm[13]。这表明随着年龄的增长,口腔功能的增强,软骨层的厚度不是增加而是降低的。Roberts[10]等发现膝关节有骨关节病区域的软骨较正常区域的软骨薄,但此后又有学者发现有骨关节病的TMJ盘较正常盘的GAG含量低,且有统计学差异,与盘厚度无关[14]
  关节软骨的弹性模量和其构成、组分变化的关系是明显的[3,4,10],而本实验中D=3,2mm组的结果又提示厚度和弹性模量间是有相关性的,这可能是软骨结构、组分在厚度上的表现。因而对于这种各向异性的生物体在判断其力学性质的影响因素时不能仅依赖于软骨厚度这样的个别现象,也应从其三维构成、组份间关系去考虑。

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责任编辑:姚红祥  

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