1、骨具有力電性質(zhì)，即骨內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生電位的現(xiàn)象-SGPs(stress-generatedpotentials)。SGP產(chǎn)生于兩種機(jī)理-壓電效應(yīng)和動(dòng)電現(xiàn)象，其中干骨具有明顯的壓電效應(yīng)，而對(duì)于濕骨和活體骨動(dòng)電效應(yīng)起主導(dǎo)作用。SGP不同于體內(nèi)生物電(心電、腦電和肌電等)，它和體內(nèi)新陳代謝無(wú)關(guān)，不但存在于生命狀態(tài)的骨中也存在于非生命狀態(tài)的骨中。也就是說(shuō)SGP只和骨的化學(xué)成分、物理結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)。目前認(rèn)為，應(yīng)力促進(jìn)骨重建的原因是應(yīng)力在骨內(nèi)產(chǎn)生電位

2、，正是這種電位引起細(xì)胞反應(yīng)導(dǎo)致骨生成，進(jìn)而認(rèn)為既然應(yīng)力產(chǎn)生的電位促進(jìn)骨重建，那么不加應(yīng)力而是外加電信號(hào)也將引起細(xì)胞反應(yīng)達(dá)到促進(jìn)骨重建的目的。這在臨床醫(yī)療方面尤其是對(duì)骨折、骨缺損的預(yù)防和治療方面具有重要意義。對(duì)于骨力電性質(zhì)研究的目的也擴(kuò)展到骨移植領(lǐng)域。所以有必要對(duì)骨的力電性質(zhì)進(jìn)行研究。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)骨壓電性質(zhì)進(jìn)行了初步性探索。 骨的壓電信號(hào)是一種微弱電信號(hào)，多在-10mV～+10mV之間，為了將微電信號(hào)和載荷信號(hào)準(zhǔn)確、同步地輸入計(jì)

3、算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用為帶有前置放大器(SLIPER-Z)的高阻抗生物放大器BMA-931(輸入阻抗大于1015Ω)進(jìn)行采集。實(shí)驗(yàn)對(duì)5件不同的牛骨試樣進(jìn)行了測(cè)試，5件試樣分別在開(kāi)口前、開(kāi)口后、疲勞出裂紋后測(cè)得壓電信號(hào)。在不同的加載條件下產(chǎn)生的電壓信號(hào)不同。對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，從實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了骨材料具有壓電性質(zhì)。 載荷波形的加載段對(duì)應(yīng)壓電電壓信號(hào)的尖峰，而卸載時(shí)則有一反向尖峰。電壓尖峰的上升時(shí)間(或下降時(shí)間)與加載(或卸載)段的

4、時(shí)間相同。因?yàn)閮蓪?duì)電極對(duì)稱，觀察產(chǎn)生的壓電電壓信號(hào)也是對(duì)稱的或者反對(duì)稱的。電極周?chē)鷳?yīng)力除切應(yīng)力外，其余應(yīng)力大小相等，方向相同。而切應(yīng)力的大小相同，方向卻相反，壓電信號(hào)呈現(xiàn)出與切應(yīng)力相對(duì)應(yīng)的規(guī)律。從未開(kāi)槽口到開(kāi)槽口，再到疲勞裂紋，導(dǎo)電膠周?chē)袘?yīng)力變化很大，且呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，而壓電電壓信號(hào)的大小呈現(xiàn)相同的規(guī)律，并且基本與切應(yīng)力成正比關(guān)系。對(duì)應(yīng)出現(xiàn)裂紋的情況，試件可能產(chǎn)生了塑性變形或裂紋與電極不對(duì)稱，彈性計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)不是很吻合，靠