目的:探讨数字光处理（digital light processing，DLP）三维打印和数控切削（computer numerical controlmilling，CNC）两种加工工艺对氧化锆力学性能的影响。方法:分别制备DLP和CNC试件各52个，采用随机数字表随机各选取12个试件，进行密度和晶粒尺寸测量以及晶相成分分析。再根据断裂韧性测试方法将试件分为维氏压痕法（indentation method，IM）组（DLP和CNC试件各30个）和单边V形切口梁法（single-edge-V-notch-beam，SEVNB）组（DLP和CNC试件各10个）。IM组试件在49.03、98.07、196.10 N载荷下进行实验，两种试件每种载荷各10个试件，每个试件测15个点，根据压痕选择最适宜的载荷并计算该载荷下的IM断裂韧性。SEVNB组进行四点弯曲测试，记录试件压断时的最大载荷，计算SEVNB断裂韧性。采用光学显微镜和扫描电镜观察DLP和CNC试件压痕和断面。结果:DLP和CNC氧化锆微观结构基本一致，DLP氧化锆密度为（6.020±0.021） g/cm 3，晶粒尺寸为（0.603±0.033） μm；CNC氧化锆密度为（6.038±0.012） g/cm 3，晶粒尺寸为（0.591±0.033） μm；两种试件均由四方相氧化锆组成。两种氧化锆试件IM测试最适宜的载荷均为196.10 N。DLP氧化锆的IM和SEVNB断裂韧性值分别为（6.111±0.179）和（7.221±0.809） MPa·m 1/2；CNC氧化锆的IM和SEVNB断裂韧性值分别为（6.126±0.383）和（7.408±0.533） MPa·m 1/2；两种氧化锆的IM断裂韧性差异和SEVNB断裂韧性差异均无统计学意义（ P>0.05）。断面扫描电镜图像均示以沿晶断裂为主的混合断裂模式。 结论:DLP氧化锆的微观结构与CNC氧化锆几乎相同，DLP和CNC加工工艺对氧化锆断裂韧性的影响差别不大。

肌腱、韧带及其附着点的病变与很多骨肌系统的炎性和退行性疾病密切相关。MRI因具有良好的组织分辨率，在骨肌软组织病变的诊断中具有较大优势，但正常肌腱和附着点的横向弛豫时间（T 2）较短，目前常规MRI序列几乎没有信号，这为肌腱及附着点的MRI特性的研究带来了极大的困难。该研究使用新型3.0 T 磁共振三维超短回波时间（3D UTE）序列和11.7 T常规MRI序列对正常肌腱和附着点结构显示。在这项研究中，使用3.0 T磁共振的3D UTE序列对5个踝关节标本［男2例，女3例，平均年龄（35.4±5.0）岁］进行扫描，研究跟腱和附着点的T 2*、T 1和磁化转移率（MTR）的MRI特性，并进行大分子质子组分MT建模。同时，使用11.7 T常规MRI序列对其进行形态学观察，通过压痕测试来研究跟腱和附着点的力学特性，并通过病理切片进行组织学分析。跟腱和附着点的T 2*值分别为（0.93±0.48）ms和（2.77±0.79）ms，T 1值分别为（644±22）ms和（780±55）ms，MTR分别为0.373±0.030和0.244±0.009，平均功率为1 000°，频率偏移为2 kHz，大分子质子分数分别为（18.0±2.2）%和（13.9±1.9）%。与跟腱相比，附着点通常有更长的T 2*和T 1值，更低的MTR和大分子质子分数，以及更高的杨氏模量和刚度。这项研究为正常人跟腱及附着点提供了基线值，可用于血清阴性关节炎和其他末端疾病的诊断。

目的 基于随机森林(random forest,RF)算法和反向传播(back propagation,BP)神经网络算法实现对足底软组织超弹性模型本构参数的预测,以提升本构参数获取方式的效率和准确性.方法 首先建立足底软组织球形压痕实验的有限元模型,并对球形压痕实验过程进行仿真,得到具有非线性关系的位移和压痕力的数据集.将数据集进行划分,得到训练集和测试集,分别对搭建好的RF和BP神经网络(BP neural network,BPNN)模型进行训练,通过实验数据对足底软组织本构参数进行预测.最后,引入均方误差(mean square error,MSE)和决定系数(R2)对模型的预测准确性进行评估,同时对比实验曲线验证模型的有效性.结果 利用RF和BPNN模型结合有限元仿真是确定足底软组织超弹性本构参数的有效、准确的方法.训练后的RF模型MSE达到1.370 2×10-3,R2为0.982 9;BPNN模型MSE达到4.858 1×10-5,R2为0.999 3.反求得到适用于仿真的足底软组织的超弹性本构参数,预测得到的两组本构参数的计算响应曲线与实验曲线吻合较好.结论 基于人工智能算法模型对足底软组织超弹性本构参数的预测精度很高,相关研究成果也可以应用于足底软组织其他力学特性的研究.同时,研究结果为足底软组织本构参数的获取提供新方法,有助于快速诊断足底软组织病变等临床问题.

目的 探索大鼠可吸收羟基磷灰石位点保存牙齿移动后的牙槽骨材料力学性能和牙齿倾斜度变化,为正畸治疗提供指导.方法 6周龄SD大鼠30只,拔除左上第一磨牙后,通过查随机数字表分为3组(每组10只),A组拔牙窝内植入可吸收羟基磷灰石,B组植入Bio-Oss骨粉,C组自然愈合作为对照组.4周后,10g牵引力近中移动左上第二磨牙28天至拔牙窝内.应用显微CT评价加力后牙齿倾斜度,纳米压痕测试骨弹性模量和硬度,并进行统计分析.结果 牙齿移动后,A组的骨材料力学性能最高(P<0.05),牙齿倾斜度最小.结论 可吸收羟基磷灰石位点保存后牙齿移动时,局部牙槽骨的材料力学性能增强,牙齿倾斜度减小.

目的 研究人牙本质弹性模量和硬度随年龄和位置的变化情况.方法 采集下颌无龋坏第3磨牙,按照年龄分为青年、中年、老年3组.采用纳米压痕对牙本质切片的多个位置进行力学测试.结果 外层和中层牙本质的弹性模量和硬度大于内层牙本质的弹性模量和硬度;随着年龄的增长,各个区域的牙本质弹性模量和硬度都增大.结论 牙本质具有梯度力学特性,外层和中层牙本质具有很高的刚度,其抵抗变形的能力要强于内层牙本质.同时,随着年龄增长牙本质弹性模量和硬度增大.

目的 研究不同固化模式对临床常用的两种双固化树脂水门汀表面纳米硬度、弹性模量、压入蠕变等微观机械性能及聚合程度的影响.方法 采用即刻光照、间歇光照、延迟光照和无光照四种不同的固化模式,分别对RelyX Unicem、PermaCem 2.0两种双固化树脂水门汀进行固化,制备厚度为0.5 mm、直径5 mm的圆形测试试件.室温避光保存24 h后,使用纳米压痕法对表面纳米硬度、弹性模量、压入蠕变等微观机械性能进行测量,使用傅立叶变换红外光谱-衰减全发射法测试材料的转化率.利用SPSS 16.0软件对数据进行分析(α=0.05).结果 固化模式对本实验选用的两种双固化树脂水门汀的表面纳米硬度、弹性模量有显著影响(P<0.001).对于RelyX Unicem,无光照组的表面纳米硬度、弹性模量最低,分别为(153.1±14.6)MPa和(7.6±0.7)GPa,即刻、间歇、延迟光照组差异无统计学意义.对于PermaCem 2.0,无光照组的表面纳米硬度、弹性模量最低,分别为(244.8±21.1)MPa和(7.3±0.5)GPa,即刻、间歇、延迟光照组差异无统计学意义.固化模式对RelyX Unicem的压入蠕变有显著影响(F=135.41,P<0.001),对PermaCem 2.0也有显著影响(F=148.94,P<0.001),其由高到低依次为:无光照组>延迟光照组>即刻、间歇光照组.固化模式对PermaCem 2.0的转化率有显著影响(F=20.76,P=0.004),但对RelyX Unicem的转化率无显著影响(F=0.899,P=0.447).结论 双固化树脂水门汀在无光照时容易固化不全,降低其微观机械性能.即刻、间歇光照比延迟光照更有利于降低树脂水门汀的压入蠕变.固化模式对不同种类的双固化树脂水门汀聚合程度及微观机械性能的影响程度不同.

目的 探讨胫骨近端松质骨显微硬度的分布特征及其临床意义.方法 取3个新鲜胫骨标本,行X线摄片及CT扫描,除外骨质疏松、骨关节炎及其他影响骨骼质量的疾病.依照Heim方块法截取胫骨近端,每个胫骨近端分为内髁、外髁、髁间区3个部位,再将每个部位分为近、中、远3个节段,共9个区域.使用高精度低速锯于每个区域切取3 mm厚骨骼标本,固定于纯平载玻片打磨处理,采用维氏显微硬度仪测量骨组织显微硬度.每个区域行10次有效测试,测量压痕对角线长度并使用硬度仪自带软件计算显微硬度值.采用方差分析和Tukey法比较不同部位、节段和区域松质骨显微硬度值的差异,分析胫骨近端骨组织显微硬度分布特征.结果 全部胫骨近端标本共行270次有效测量并取得显微硬度值.3个胫骨近端标本的平均显微硬度值分别为(40.98±3.44)HV、(34.92±4.64)HV和(39.49±3.86)HV,差异有统计学意义(F=55.87,P=0.000).3个胫骨近端标本不同部位显微硬度比较,均为内髁>外髁>髁间区,组间差异有统计学意义(F=18.421,8.236,10.877;P=0.000,0.001,0.000).3个胫骨近端标本不同层面显微硬度比较,均为远段>近段>中段,组间差异有统计学意义(F=8.720,17.140,6.142;P=0.000,0.000,0.003).3个标本不同区域硬度的分布规律相似:显微硬度最高的区域位于远段的内髁区,硬度值最高达(44.87±3.25)HV(范围39.2~49.7 HV);最低的区域位于中段的髁间区,硬度最低为(29.41±4.53)HV(范围24.8~36.2 HV).结论 胫骨近端靠近关节面的松质骨显微硬度较小,可分散负重以保护脆弱的关节软骨,向胫骨干的移行区硬度较大.胫骨内髁松质骨显微硬度大于髁间区及外髁,可能与其承受的应力较大有关.

目的 研究通过纳米压痕实验测试人牙周膜粘弹性性能的实验条件.方法 预备人牙周膜样本,在保湿环境下使用平头压头对人牙周膜分别进行基于纳米压痕的蠕变实验和约化弹性模量测试.根据控制变量法设置实验方案,测试不同实验条件对实验结果的影响.结果 得到最佳实验参数范围:基于纳米压痕的蠕变实验的加载率为0.3～0.5 mN/s;基于纳米压痕的约化弹性模量测试的保载时间为25 s和峰值载荷为2～3 mN.并得到了人牙周膜的纳米压痕蠕变曲线和0.012～6.840 MPa的约化弹性模量范围.结论 验证了人牙周膜具有粘弹性性质,并提出了适用于人牙周膜纳米压痕实验的条件.

目的:对处于稳定磨损期的复合树脂材料进行抛光处理,之后再次进行循环磨损测试,评估抛光对材料表面微机械性能及后续磨损行为的影响.方法:制作直径12mm,厚2.4mm的Z350复合树脂圆盘15个,与滑石瓷配副,在人工唾液环境下进行载荷20N、频率5HZ,磨程6mm的线性往复循环磨损试验约240min,绘制磨损曲线.磨损后随机抽取10个样本,分为2组.一组利用标准实验室抛光步骤对磨损面进行抛光处理;另一组采用OptraPol树脂抛光套装对磨损表面抛光.之后再次进行上述循环磨损测试.利用纳米压痕仪对材料原始状态、磨损后、实验室抛光及临床抛光后的表面进行纳米硬度、弹性模量检测.电镜观察表面微观结构.结果:磨损后进行实验室抛光,树脂表面硬度(H:0.52±0.06)可恢复至初始状态(H:0.56±0.03),材料本身与对颌的稳定磨损状态被打破.因此,磨损行为与初始状态相似,可见明显的跑合期,摩擦系数也较为接近.而采用临床抛光手段,树脂表面硬度仅提升至0.30±0.08,且呈现较为缓和的磨损行为,摩擦系数较低.结论:使用临床手段对磨损的树脂修复体表面进行适当抛光处理,不会打破其本身的稳定磨损状态.但实验室手段抛光后,树脂表面的稳定磨损状态将被破坏.故应避免过度的抛光,防止树脂修复体重新经历从跑合到稳定的磨损过程.

目的 原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)可提供多种扫描模式及测试方法,而细胞弹性模量的获得方法目前尚未统一,本研究拟探讨通过AFM力曲线阵列模式(force volume)获得细胞弹性模量的方法.方法 首先通过酶消化法提取正常兔眼角膜基质细胞,进行培养并通过波形蛋白(vimentin)免疫荧光染色进行鉴定.通过AFM力曲线阵列测试,选定9个100×100μm2区域,获得每个区域均匀分布的1024点的力-压痕深度曲线,利用Snedden模型拟合曲线获得相应测试点弹性模量.结果 波形蛋白(vimentin)免疫荧光染色鉴定结果证实,提取细胞免疫荧光波形蛋白鉴定阳性,确定细胞为角膜基质细胞.通过原子力显微镜测试得到每个区域约有3～5个完整细胞,拟合得到细胞的弹性模量中央与边缘处略有差别.细胞中央处拟合得弹性模量为53.1 kPa±6.35 kPa.结论 AFM力曲线阵列模式可以较为简易方便地获得众多细胞数据,更为细致地获得细胞整体力学特性,有效避免了实验操作与压入点不同带来的误差.