新型纤维基临时半骺板阻滞装置

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半骺板阻滞术是治疗儿童下肢成角畸形疾病的有效手段。半骺板阻滞装置20世纪30年代已经成功应用临床，现在使用的临时半骺板阻滞装置为钢性金属材料制造，金属解离对人体有伤害，由于钢性材料硬度高，在人体服役期间不易与骨骼贴服，经常出现钢板形状与骨骺外形不贴合、引发螺钉拔出或断裂、置入及取出过程繁琐等问题。理想的临时半骺板阻滞装置必须同时具备良好的力学性能，稳定的尺寸形状，较好的柔韧性、透气性及优良的生物相容性等。
　　本课题开发一种基于编织技术的纤维基临时半骺板阻滞装置。编织的结构使装置具有较强尺寸形状设计性、较好的柔性、易贴服性，因此有望替代传统钢性临时半骺板阻滞装置。如何设计纤维基临时半骺板阻滞装置结构，使其能够承受500N到1000N的生长力是该课题要解决的难点。本课题以开发柔软的类韧带人工组织材料为目标，证明其替代传统钢性材料临时半骺板阻滞装置的可能性，通过结构设计、成品成型和后期力学性能测试，最终获得综合性能良好的纤维基临时半骺板阻滞装置设计方案。
　　本研究首先通过对比五种高强聚乙烯纱线（单丝，400D，600D，1200D，1600D）的力学性能，选取1600D高强聚乙烯纱线作为最优编织材料。而后设计四种基于编织技术的纤维基临时半骺板阻滞装置结构，分别为针织开口立成型临时半骺板阻滞装置、打结型临时半骺板阻滞装置、8字型临时半骺板阻滞装置及O字型临时半骺板阻滞装置，其编织结构纱线量分别为4根、6根、8根、10根。通过横向对比分析同种设计结构的不同纱线量的各项指标，再通过纵向对比分析同种纱线量的不同设计结构的各项指标，揭示装置结构设计与纱线量对临时半骺板阻滞装置几何特性和力学性能的影响。这些指标包括试样的厚度、内径等尺寸结构及强力、伸长率、弹性恢复率、塑性形变率和蠕变等力学性能。
　　本课题从纺织结构角度，通过结构设计、纤维材料选择、设计成品制成和结构优化，证明以纺织柔性产品替代传统钢性材料的临时半骺板阻滞装置的可能性，并得出如下结论：
　　（1）依据单丝，400D，600D，1200D，1600D五种高强聚乙烯纱线的强力和断裂伸长率等力学特性的检测结果，证明1600D高强聚乙烯纱线的强力以及尺寸稳定性为五种纱线性能最优，是理想的纤维基临时半骺板阻滞装置制作材料。
　　（2）经过对所编织的六头绳索特性进行对比而知单根纱线的强力对绳索强力具有显著影响，编织用纱线单根强力大，绳索强力大；股线越多，绳索强力越大；四头与六头绳索相较于八头绳索强力有明显的变化，八头绳索的强力近似为四头与六头绳索的强力两倍。
　　（3）经针织型逆编织法制备的针织开口立成型临时半骺板阻滞装置在拉伸过程中，无结头脱散，但强力未达1000N，伸长率不稳定，因此该中设计不符合要求。
　　（4）通过对纱线先进行预编织绳索再进行打结编织而成的打结型临时半骺板阻滞装置强力可通过对其打结材料进行设计而达到强力要求，但形变较大，绳索打结编织（4头、6头、8头）临时半骺板阻滞装置伸长率均在20％以上。
　　（5）单根纱线进行八字缠绕形成的8字形临时半骺板阻滞装置伸长率值偏高，但整体测试结果满足设计要求。O字型临时半骺板阻滞装置是在8字型临时半骺板阻滞装置基础上进行的设计，对其强力，伸长率，弹性回复率，塑性变形率和蠕变性能进行测试，其结构完全符合设计要求。

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作者
景步碧;
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作者单位

东华大学;

展开▼
授予单位东华大学;
学科纺织工程
授予学位硕士
导师姓名邱夷平;
年度 2015
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TB347;
关键词
纤维编织结构; 半骺板阻滞; 聚乙烯; 力学性能;

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