韧带的生物力学特性篇1
【关键词】膝关节解剖结构
膝关节作为人体最大、最复杂的关节，支撑了人体约90%的重力。它的平衡性与稳定状态主要是由周围的韧带及肌腱进行加固。过去膝关节损伤相对较少，因此对于膝关节解剖结构、韧带的生物力学特点、功能及损伤后的治疗等解剖研究相对较少。近几年随着交通事故和高处坠落伤的增多，膝关节损伤越来越多见，但由于解剖结构复杂，其损伤后通常难以处理，特别是膝过度外翻损伤患者，近几年国外有学者提出了膝关节后外侧复合体的概念(pLC)。他们术后随访发现很多的膝关节损伤患者虽经积极治疗，但仍不能达到理想的效果，通过尸体解剖研究发现虽然对受损的交叉韧带进行了修复或重建，但却忽视了膝关节后外侧区域还存在一个较小且相对隐蔽的复合结构即pLC复合体。研究还发现临床膝关节交叉韧带或侧副韧带受损时多不同程度的伴随pLC部分或全部的损伤，但是由于膝关节结构的复杂性和目前对pLC研究的相对肤浅，手术过程中我们多数忽略了这一结构对膝关节稳定的重要性，因此膝关节损伤后通常难以处理。
1基础研究
1.1解剖学目前pLC复合体组成尚无统一标准，国外解剖发现pLC主要有外侧副韧带、肌腱、腓韧带、半月板纤维、肌鞘膜纤维、腓肠豆及弓形韧带；复旦大学运动医学中心解剖后将pLC结构大致分为三层，浅层包括膝外侧副韧带、豆腓韧带、弓装韧带（arcuateligament）；中层由梋腓韧带和梋肌腱组成；深层主要是关节囊及其增厚部分。
meister等［1］认为股骨外上髁的轮廓近似一直角，外侧副韧带附着于轮廓尖端后部。iaprade等［2］研究发现外侧副韧带近端附着于股骨外上髁近端1.4mm、后方3.1mm处，远端附着于腓骨头前表面后方8.2mm处关节伸直时，外侧副韧带平均长度为66.6mm；外侧副韧带横截面最小处位于其中端，横截面呈椭圆形，其长轴前后走向，平均面积3.4mm。肌腱在股骨附着区域广泛，位于梋肌沟前1/5处；其腓骨附着处位于外侧副韧带前方，梋肌肌腱总长18.5mm。腓韧带起于梋肌腱肌腱和肌腹结合部并与梋肌腱成83°角；腓韧带分前部和后部两部分，前部附着处位于腓骨头前内表面远端2.8mm处，后部附着处位于腓骨头后内表面远端2.6mm处。
复旦大学运动医学中心2004年通过15具新鲜尸体对pLC结构进行大致解剖后分析了其生物力学功能。1pLC结构是位于膝关节后外侧区域，上界为股骨外上髁平面，下界约相当于腓骨颈平面；内侧为膝关节纵向中轴线，外侧是髂胫束下方的后内缘。外侧副韧带自股骨外上髁向下纵向走行，止于腓骨小头的前上方；腓骨小头后方有两个韧带附着，偏前方有豆腓韧带，自腓骨小头向上止于小豆骨，小豆骨位于股骨外髁后外侧的关节囊浅层；偏后方为弓装韧带，向上方呈扇形止于膝后关节囊的中部。在浅、中两层之间有膝外下动脉走行，膝外下动脉自梋动脉发出，向外穿过弓装韧带、豆腓韧带、膝外侧副韧带深层，向前外走行。自腓骨附丽处剥离弓装韧带和豆腓韧带，自膝外侧副韧带后缘离断膝外下动脉并向内翻转，即暴露后外侧角的中层结构。梋肌起于胫骨上端后内侧，向上外走行于外侧副韧带的深面，止于外侧副韧带止点的前下方。在弓装韧带和豆腓韧带腓骨附着处的深面，有梋腓韧带自腓骨后上缘的顶端向上方呈扇形止于梋肌腱。梋腓韧带有前后两束组成，前束在梋肌腱附丽部较宽，后束附丽较窄，恰好附着于梋肌肌腹和肌腱结合处。
腓韧带作为膝关节后外侧部的一条小韧带，它与梋肌腱协同在对抗胫骨后移、内翻和外旋中发挥着非常重要的作用，但在以往的文献和教科书中很少提到这条韧带，使得人们对其形态和功能知之甚少，更无从谈及对它损伤后的修复，从而影响了膝关节的稳定。近年来，国外学者逐渐认识到它的重要性，对它的形态和功能的研究不断增多［3］，国内经检索天津医科大学的宣芸等通过50例成人尸体解剖测量了梋腓韧带的形态、位置、大小、起止点、走行、毗邻和紧张度进行了测量，复旦大学的陈疾忤等也对梋腓韧带的解剖力学特点及其临床意义通过15例尸体解剖做了报道［4，5］。
1.2运动学作为人体主要的负重运动关节，膝关节在解剖上属于屈戍关节，但实际上它并不是单纯的铰链式屈伸运动。早在1836年就有学者提出了膝关节屈曲运动时，股骨髁在胫骨平台上既有滚动运动，又有滑动运动，研究发现膝关节运动同时伴随着股骨髁向后移动及胫骨的轴向内旋等一系列复合的三维空间运动，Kapandjiia和HutenD研究发现膝关节韧带结构对维持膝关节屈伸运动时的滚动滑动起到重要的作用［6，7］。他们通过力学模拟试验对内、外侧副韧带和前、后交叉韧带进行了力学功能的研究。在屈曲位时，前交叉韧带限制了股骨外髁向后滚动运动，使股骨髁在胫骨平台上滑动，此时内侧副韧带对股骨内髁产生同样的作用；在伸直位，后交叉韧带限制了股骨内髁向前滚动并使其在胫骨平台表面滑动，此时外侧副韧带对股骨外髁产生同样的作用。研究还发现前、后交叉韧带在膝关节屈伸运动时始终保持部分张力，前交叉韧带在伸直位时张力最高，而后交叉韧带在屈曲位张力最高，内侧副韧带在屈曲时紧张，外侧副韧带在伸膝位紧张，屈膝位松弛，屈膝位外旋时外侧副韧带的张力变化不大；梋腓韧带自伸膝位到屈膝90°位始终保持紧张，在胫骨被动外旋时紧张度增加。豆腓韧带、弓装韧带、关节囊等结构伸膝时紧张。由于股骨髁与胫骨接触面弧度变小，外侧副韧带相对于膝关节屈曲轴靠后，股骨胫骨接触面后移及屈曲时胫骨外旋，外侧副韧带在关节屈曲时松弛，所以在固定移植物时，iapradeRF等［8］指出重建时关节屈曲应小于30°且胫骨处于自然位置，以避免固定后移植物过度紧张。patelDV等研究发现膝关节屈曲70°时外侧副韧带平行于胫骨长轴，屈曲角度变大时，外侧副韧带向后倾斜，由紧张变为松弛，防止腓骨头后移的能力减小，因此不能限制胫骨外旋，这可导致在受外力作用时梋腓韧带更易受损。在膝关节任何屈曲角度时如果胫骨过度外旋都可提示梋腓韧带损伤可能；相反，膝关节屈曲90°胫骨过度外旋并不一定有外侧副韧带损伤，这一般需要胫骨大角度外旋。
1.3动力学2003年Bollon等［9］对pLC复合体的生物力学做了大体测量和计算，外侧副韧带为295（+95）n，腓韧带为229（+11）n，肌肌腱复合体抗拉力能力最强，为680（+260）n，通过力学模拟试验强调说任何重建术及移植物都应有相似的抗拉力强度。查阅文献目前国内对pLC结构的基础解剖、生物力学特点及功能的研究报道很少，仅复旦大学运动医学中心参考国外文献进行了简单的解剖和力学模拟试验，相对还比较模糊。
2诊断与治疗
由于pLC复合体的结构比较复杂，因此，膝关节损伤的诊断和治疗还有待于对其基础解剖进一步完善。Fanelli对pLC损伤进行了分型［10］：a型：屈膝30°时，外旋增加，无内翻不稳。表明梋腓韧带和梋肌腱损伤；B型：屈膝30°时，外旋增加，1～2°内翻不稳。表明梋腓韧带和梋肌腱撕裂，外侧副韧带部分损伤；C型：屈膝30°时，外旋增加，3°内翻不稳。表明梋腓韧带、梋肌腱和外侧副韧带撕裂，可能合并交叉韧带损伤。目前对于pLC的诊断一直存在一定的困难，对于有临床症状的患者，体格检查包括关节屈曲30°和90°时外旋胫骨、反轴移试验、后外抽屉试验等；然而这些检查在无症状的患者中也可出现阳性结果。应用mRi辅助检查只能较准确分辨正常膝关节和Ⅲ损伤时pLC的各个结构特点。Ferrari介绍了关节镜下如何判断梋肌腱股骨附着处是否有损的方法，并将其损伤程度分为3型［11］。对于pLC损伤的治疗，主要采取修复、功能重建或重排，随着基础解剖研究的深入，临床上出现了解剖重建，特别是Stannard、Lee、iaprade等采用的同时重建3个主要结构的术式［12～14］。KrukhaugY、赵金忠和孙康等人［15～17］认为对于a型和部分B型损伤患者采取保守治疗，可以获得较好的疗效效果；对于C型患者如果在3周内的急性损伤可直接手术修复，而对于陈旧性损伤因为韧带挛缩必须进行结构重建。因此，膝关节损伤后治疗愈早愈好，急性损伤宜在3周内进行修复治疗，对于陈旧性损伤的重建至于哪种重建治疗方法最好目前尚无定论。
3结论
近些年国外加强了pLC的解剖结构、功能及生物力学特点等深入研究，但至今尚无统一的定论［18］，查阅文献资料国内相关报道还十分模糊，仅复旦大学运动医学中心报道了他们对15具新鲜尸体进行膝关节后外侧复合体的解剖研究。目前国内膝关节损伤的治疗主要依据国外的标准，特别是行韧带重建术，实际上中国人、亚洲人较西方国家人身材普遍矮小，解剖对比可发现西方人膝关节骨质较我们的偏大。因此国人膝关节损伤治疗不能完全依据国外标准进行治疗［19］。由于pLC结构的复杂性和模糊性，目前国内、外对pLC损伤的治疗原则还没有统一定论，这有待于对pLC解剖结构和生物力学的进一步研究，采用重建术时务必寻找与pLC各韧带更相似的移植物，更好地确定韧带的等长点，进一步力学模拟重建术式的标准。鉴于目前国内对pLC研究的模糊和东西方身体的差异，因此，不能单纯地采用国外的标准进行临床治疗，这有待于进一步国内尸体解剖测量pLC相关数据及研究其力学特点为将来的临床韧带修复及重建提供数据参考。
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韧带的生物力学特性篇2
1矿区地质特征
1.1地层区内出露地层主要有中元古界将军岭组，分布于矿区西北部，为一套灰绿、灰紫色调的凝灰质泥砂质沉积，属潮下-浅海低能还原-弱氧化沉积环境。新元古界源里组，广泛分布于矿区中南部，岩性主要为灰紫、青灰、灰绿色（斑点状）绢云母千枚岩、变质粉砂岩、灰白、浅黄色变质细粒杂砂岩。泥盆-石炭系云山组、中棚组、石炭系梓山组出露于区北西，岩性主要为灰黄、灰白色中厚层状中粗粒石英砂岩、砾状石英砂岩夹灰白色粉砂岩及砂质页岩，属一套温暖潮湿气候条件下的滨海相沉积。另有少量第四系分布于山前平缓地带及沟谷中。
1.2构造
1.2.1褶皱矿区元古代地层经历了两次褶皱作用，第一期褶皱为倒转褶皱，组合形态为线状复式褶皱，轴向为近东西向；第二期褶皱为开阔直立倾伏褶皱，轴向近南北向，叠加于第一期褶皱之上。
1.2.2断裂区内以发育韧性断裂为特征，脆性断裂规模小且不大发育。脆性断裂：脆性断裂规模小，延伸长一般数十米，宽一般十几公分至几十公分，少数延伸长数千米，宽1～2m。以北西向、北东向和近南北向为主，对矿体起破坏作用。韧性断裂：矿区韧性断裂较发育，规模大小不等，分布于扬子板块与华南板块拼接部位及其附近的地层中，长几百米至几十千米，宽几米至几百米，倾向南西，倾角45～70°。为本区重要的控矿构造。区内侵入岩不发育。
2矿体及矿化体特征
2.1矿（化）体特征源里金矿区已圈出金矿化带2条及金矿（化）体3个。Ⅰ号金矿化带沿虎背岭-三溪峡韧性剪切带分布。长3km，宽度一般数米，0线最宽，为42m。圈出矿（化）体2个。Ⅱ号金矿化带沿三溪峡韧性剪切带分布，长2km，宽数米。圈出矿（化）体1个。
2.1.1au1矿体au1矿于Ⅰ号金矿化带靠上部，呈脉状、透镜状顺糜棱面理产出。赋矿岩石为石英脉。倾向175～195°，倾角45～58°。走向延长约3km，倾向延伸大于40m。矿体膨大缩小频繁，变化幅度大，但连续性较好。宽0.10～1.20m。金品位0.18～57.04g/t，金品位普遍较高，矿化分布不均匀。
2.1.2au2矿（化）体au2矿（化）于Ⅰ号金矿化带靠底部，斜切糜棱面理产出。赋矿岩石为石英脉。延伸不甚稳定。矿（化）体呈脉状，产状变化大。倾向140～215°，倾角55～57°。宽0.11～0.25m，au品位0.17～5.39g/t。
2.1.3au3矿（化）体au2矿（化）于Ⅱ号金矿化带中，顺糜棱面理产出。赋矿岩石为石英脉。矿（化）体呈脉状，产状较稳定。倾向160～180°，倾角55～57°。走向延长约200m，宽0.10～1.00m，au品位1.55～2.66g/t。
2.2矿石特征矿石结构主要为细-粗粒晶质结构，糜棱结构和鳞片变晶结构。矿石构造主要为块状构造、晶洞构造、团块状构造、定向构造等。矿石矿物主要为自然金，伴生矿物主要为黄铜矿，少量方铅矿、闪锌矿。脉石矿物主要为石英，其次为黄铁矿、褐铁矿、方解石、绿泥石等。矿石类型为含金硫化物石英脉型。矿化除金矿化外，主要为黄铁矿化、褐铁矿化。
3矿床成因
3.1矿区地球化学特征经1:1万土壤地球化学测量，圈定了较清晰的土壤地球化学异常带，异常带呈东西向分布，与含金韧性剪切带展布方向一致，异常主要见于韧性剪切带及其两侧，与地表金矿化相吻合。异常浓度梯度变化较明显，连续性及均匀性较好，强度大，具有较明显的浓集中心，异常带中次级异常呈串珠状沿韧性剪切带展布。晕中组分以au、as为主，其次为pb。au元素异常清晰，浓集中心及梯度变化明显，强度大，含量一般10～90ng/g，最高大于100ng/g。
3.2成矿物质来源矿区内的金矿体皆受韧性剪切带的控制，主要赋存于新元古界源里组绢云母千枚岩、变质粉砂岩、变质细粒杂砂岩。该层中的au元素在韧性变形作用下活化、运移形成含矿热液并在容矿构造中富集，沉淀而形成金矿体。
3.3矿床成因通过以上对成矿地质条件和矿质来源的分析，初步确定该矿床为韧性剪切带石英脉型金矿。由于在深部温度高、压力大、岩石塑性大，韧性剪切变形的影响，使的au元素的化学位升高，且变形越强，化学位越高，具有高化学位的元素是不稳定的，将脱离原来的矿物或岩石中的赋存部位，形成含金热液。由于长期处在封闭的还原环境中持续经受韧性变形改造，为含金热液提供了流畅的运移通道和储存空间。该含金热液在运移的过程中在韧性剪切带的脆性变形-裂隙中沉积，形成含矿石英脉，主要矿物组合为自然金+黄铁矿+绢云母+绿泥石+石英或自然金+黄铁矿+方铅矿+闪锌矿+石英。
4结论
韧带的生物力学特性篇3
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4
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
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韧带的生物力学特性篇5
关键词：显微变形，垂向分带，伸展构造，辽南
中图分类号：o741+.2文献标识码：a文章编号：
0引言
从几何学或动力学观点来看，显微构造与大地构造之间存在着相似性，因此，二者之间存在着十分密切的关系。随着地质构造研究的深入，显微构造研究不仅成为解决大地构造基本问题必不可少的工具，而且已成为构造地质学基础研究工作的重要组成部分【1】。笔者自1994年以来一直在辽南地区从事l/5万区调工作，积累了大量的第一手资料，现拟通过对辽南印支期伸展构造内构造岩中矿物显微变形的观察，对伸展构造内矿物变形机制，变形环境做一尝试性研究。
1辽南印支期伸展构造的基本特征
辽南伸展构造展布于普兰店湾一普兰店一砟窑以东，以南的陆域与海域内(图1)，空间上由两套系统组成(表1)：原地系统一太古宙一古元古代结晶基底，顶部发育一条近水平的韧性剪切带，糜棱岩分布于其中，中北部被中生代花岗岩侵入；异地系统一滑脱岩片，为外来滑移盖层。因构造层次的差异，又分为韧性岩片及脆性岩片。前者包括上元古界青白口系永宁组，钓鱼台组，南芬组，桥头组及长岭子组底部盖层；后者包括上元古界震旦系(不含长岭子组)及古生界寒武系，奥陶系，石炭系，二叠系之上部盖层。韧性岩片内岩石均发生了不同程度的变质、变形。形成一套特殊的顺层固态流变构造及构造岩组合(表1)，为本文所讨论的主要对象。其中南芬组、长岭子组为韧性岩片中强变形带一顺层韧性剪切带。脆性岩片内岩石仅发生较弱或基本未变形。伸展构造滑移方向为自东向西，滑移距离超过25km，同位素测年表明其形成于中三叠世。
2主要矿物变形特征及变形机制
2.1石英：是基底韧性剪切带及韧性岩片内构造岩的主要成分，粒度从微粒、细粒至中粗粒均有，其变形特征基本代表了伸展构造体系下部的变形特征。
石英普遍的变形特点是广泛的不均匀波状消光，几乎所有粒级的石英均有体现，是位错滑动机制的具体表现。颗粒愈大，消光带愈宽大，主要类型有波状消光、带状消光、块状消光、扇状消光，反映了变形的持续性。
在南芬组、基底韧性剪切带中，可见石英呈斑状、透镜状集合体。同一薄片的同一视域内，几种粒级石英往往同时出现，并按不同粒级排列成不同宽度的带状集合体呈“流动组合”面貌，且与云母条带往往相间平行嵌布，反映岩石在显微尺度的极不均匀性。单颗粒之间或呈齿状铰合或呈多边形镶嵌在一起，显示出由动态重结晶机制形成的不稳定齿状边界与强烈恢复作用静态重结晶形成的次稳态，稳态弯曲及平直边界并存的特点，说明在变形过程中，动态与静态是相互转化，不断发展的动静守恒过程。基底韧性剪切带中及南芬组中石英粒径变化甚大，但总体以粗大晶粒为主，细粒部分较少，粗大晶粒常呈斑状、透镜状集合体。构成构造岩中主要斑状体分布，这是高温石英变形构造的一个重要特点。同时亦可见核幔构造，亚晶粒。
矩形石英条带是变形高峰时形成的重要构造类型，是石英经过强烈的塑性变形之后，发生动态恢复及静态重结晶作用的结果，因强烈优选定向的云母条带及强剪切的限制，而形成与面理平行的边界(图2a)。其内主要由矩形石英组成，也表现为多边形石英的镶嵌结构。矩形石英多以单带为主，带宽时局部被云母分隔或内部形成平直化边界。矩形石英的出现，表明石英的变形机制已具有扩散蠕变及颗粒边界滑动的性质(Singh等，1973)。颗粒边界滑动常引起晶体超塑性流动，而颗粒本身并不变形。保留原来的矿物形态，经后期或问歇期强烈的恢复作用及静态重结晶作用，可以形成长条状的矩形条带，厚透镜状集合体。这也是伸展构造内“眼球”和“透镜体”较多的原因。
表1辽南印支期伸展构造几何结构表
石英三结点结构典型普遍。颗粒间界线平直，在结点处成120°夹角的稳态结构。它是变形过程中强烈静态重结晶的重要特征，是在变形速率慢，具有间歇性或变形中止后，岩石仍处于高温状态而导致的恢复作用之结果。
矩形石英条带、三结点结构现象集中分布于基底韧性剪切带，南芬组及桥头组底部的构造岩之中，反映变形过程中温压的强烈分带性。
永宁组中变石英砂岩、砾岩，钓鱼台组变石英砂岩，桥头组中变石英砂岩中石英变余砂状结构普遍，但“砂粒”中可见波状消光，这表明该部位变形强度明显偏弱。
2.2长石：基底韧性剪切带中构造岩内的主要矿物成分。构造岩中，长石以糜棱基质(0.2mm>d>0.03mm)及残斑(3mm>d>0.2mm)存在。呈糜棱基质存在的长石与石英组成长英质细条带，沿面理或环绕残斑定向排列，为碎裂流动机制的产物，长石残斑边部圆化，其内部微裂隙发育，被石英、绿泥石等注入。长石残斑具不对称拖尾，其主要由重结晶石英小颗粒，长石碎粒及云母构成，显示S-C构造，残斑本身发生明显的扭折及边缘变形带，其组合形态为σ、δ型构成良好的指向标志。长石残斑内机械双晶发育，主要类型为“聚片双晶”，“格子双晶”，可见不均匀消光、双晶弯曲，为双品滑移机制的表现。
长石残斑包括钾长石、斜长石。斜长石残斑边部可见石英析出。形成明亮的镶边(图2b)。钾长石与斜长石边部发生交代，形成蠕虫状、孤岛状的“应力蠕英”结构(图2c)，表现为斜长石与石英的互生体沿二者边界生长。Simpscn(1985)提出其为水和钙长石交代碱性长石的结果，即：
3Ka·lSi3o8·naalSi3o8十Caal2Si2o8·naalSi3o8+H2o
(钾长石)(钙长石)
Caal2Si2o8·2naalSi3o8十6Sio2+K2o+Kal2C(al·Sio3)o10(oH)2
(偏钠斜长石)(石英)(白云母)
在长英质集合体中，可见钾长石内出溶钠长石应力条纹，形成应力条纹结构(图2d)，表现为钠长石呈蠕虫状、火焰状沿面理或垂直面理产出。
应力蠕英结构，应力条纹结构，是由应力导致的出溶作用，其实质也是位错机制在起作用。
2.3方解石：韧性岩片内南芬组、长岭子组及脆性岩片中的重要矿物成分，其变形特征、赋存方式反映着构造部层位的变化。
南芬组糜棱岩(仅限金州大和尚山地区)内方解石有两种赋存方式：一种粒度在0.02mm-0.1mm之间，为糜棱基质，与云母等片状矿物及细粒石英组成条带环绕残斑或沿面理分布，显示流动特征；另一种为残斑，细粒化明显，沿长轴定向排列，内部双晶弯曲，共轨双晶发育。
南芬组、长岭子组大理岩中方解石呈不规则粒状，矩形及长条状，相互联结成条带状定向分布，单颗粒间彼此界平直并可见三结点结构，表明静态重结晶作用强烈。方解石机械双晶发育，长岭子组上部方解石双晶细密，密度大于1μm，南芬组内主解石普遍强烈扭折。
脆性岩片内方解石主要为原生沉积方解石，基本未受变形变质作用改造，底部南关岭组内可见粒度粗大的方解石被拉长，并可见其构成压力影核部，南关岭组底部泥灰岩、灰岩内方解石机械双晶极为发育，双晶纹细密平直，宽度多小于lμm。
2.4云母：基底韧性剪切带及南芬组、长岭子组内构造岩的主要矿物成分。多数为伸展变形过程中长石、粘土质矿物分解生成的新晶粒，其长轴强烈优选定向，平行最大剪切拉伸方向，与小型剪切面成S-C组构。
云母包括黑云母、白云母、绢云母三种。云母集合体的规模、类型，反映了构造层次性。基底韧性剪切带内糜棱岩中主要为黑云母、白云母条带，云母首尾相连，延伸稳定，云母膝折、云母鱼极为发育，韧性岩片底部糜棱岩、千枚岩中的云母主要为白云母，少量黑云母及绢云母；上部板岩、干枚岩中则为显微鳞片状绢云母条纹，同时，滑脱岩片中的白云母均为多硅白云母。
3变形环境分析
在不同的温压条件下，矿物具不同的变形机制，会显示不同的变形形为和变形现象，据此可推断其变形时的环境：
伸展构造中，韧性剪切带内石英普遍发生韧性变形，主要表现为重结晶波状消光，矩形石英条带，石英在高于300℃时，开始显示塑性变形(Scholz，1988)，矩形石英条带的出现表明其变形相完全可达高绿片岩相(刘正宏等，1992；张一均等，1995；胡玲，1998)【2-3-4】。而韧性岩片内永宁组、钓鱼台组、桥头组内变石英砂岩中变余砂状结构的保留，表明韧性岩片内温压的分布总体由下至上具由强减弱的复式分带性(表2)。
表2辽南印支期伸展构造变形环境(垂向)特征格架
长石的变形现象比较特殊，其内部显微破裂由溶出石英、绿泥石所充填；机械双晶，表明变形环境可达中绿片岩相，应力蠕英结构，应力条纹结构的出现，表明伸展构造底部环境可达高绿片岩相，温度可高达550-600℃(张一均等，1995；胡玲，1998)【3-4】。
方解石的变形特征较好地反映了滑脱岩片上部的变形环境。研究表明，方解石机械双晶与变形温度密切相关(Gronshong，RH．1988；eVails，m．a．andDunne，w．m．1991；Burkhard，m．1993)：l50℃以下产生的方解石机械双晶宽度小于lμm，反之大于l|μm；在双晶条带上，200℃以下产生的方解石机械双晶条带平直，200℃一250℃双晶条带有弯曲、尖灭现象；250℃以上双晶个体发生重结晶，呈块状、不规则状，原先的变形痕迹消失，而成变质组构。据此推断南关岭组变形温度会小于l50℃，面长岭子组变形温度要高于250℃。
依矿物变形机制、变形组构的空间变化，建立辽南印支期伸展构造变形环境垂向变化格架(表2)，表明伸展构造体系的温度、压力在垂向向上具有由强减弱的多次重复递减分带性，由高绿片岩相塑性变形的中部构造层次递减到脆性变形的浅表部构造层次。反映伸展构造影响已深部至中部构造层，南芬组、长岭子组为两个明显高温、高压带，从一个侧面有力证明了二者为伸展构造内的强应变带一韧性剪切带，与宏观特征相符。
4结论
辽南印支期伸展构造内矿物显微变形特征表明，由下至上其变形环境具垂向多次重复递减的复式分带性，由高绿片岩相中部层构造层次之韧性变形减弱到浅部构造层次的脆性变形。伸展构造影响深至中部构造层次。
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韧带的生物力学特性篇6
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7
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。
参考文献
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韧带的生物力学特性篇8
关键词：黑云母花岗岩；i型花岗岩；岩石地球化学；锆石Upb年龄；成矿时代；金矿；华北克拉通
中图分类号：p588.121；p618.51文献标志码：a
FormationageandGeologicalSignificanceofBiotiteGraniteinpaishanlouauDepositofLiaoning，China
nieShijia，YanGYanchen，HanShijiong，ZHanGLin，wanGFengbo
（CollegeofearthSciences，JilinUniversity，Changchun130061，Jilin，China）
abstract：paishanlouaudeposit，whichislocatedinChifengChaoyangFuxingoldmetallogenicbelt，theeasternsegmentofnorthernperipheryofnorthChinaCraton，isductileshearbelthosted.theorebodyismainlyhostedinarcheanmetamorphicrocksofewtrendingductileshearbelt.thebiotitegraniteoutcroppedinthenorthoforecontrollingductileshearbeltwastakenastheresearchobject；thegeochemicalcharacteristicsofwholerockmajorandtraceelementswereanalyzed；LaiCpmSzirconUpbagewasmeasured；andthepetrogenesis，formationageandtectonicsettingwerediscussed.thebiotitegranitebelongstoitypegranitewithhighKcalcalkalineandquasialuminousweakperaluminous，showingthecharacteristicsofminornegativeeuanomaly，enrichmentoflightrareearthelementsandlargeionlithophileelements，andlossofhighfieldstrengthelements；thus，therockshavegeochemicalaffinityofactivecontinentalmarginmagmaticrock.LaiCpmSzirconUpbageis（121.8±1.1）ma，sothatthebiotitegraniteisemplacedduringearlyCretaceousYanshanian.Basedontheobservationofcontactrelationshipbetweenbiotitegraniteandorecontrollingductileshearbelt，therelationshipoftraceelementandisotopecharacteristicsbetweenbiotitegraniteandgoldorewascontrasted.CombinedwiththetectonicevolutioninnorthChinaCarton，itisindicatedthatpaishanlouaudepositisformedinearlyCretaceousbythebackgroundoftheregionalextensionaltectonismandlithospherethinningprocess，andthemineralogeneticepochislateearlyCretaceous.ingeneral，paishanlouaudepositistheproductoftheactivation，migrationandenrichmentofsourcebedbyductileshearing.
Keywords：biotitegranite；itypegranite；petrogeochemistry；zirconUpbage；oreformingage；audeposit；northChinaCraton
0引言
华北克拉通北缘是中国第三大金成矿省，是滨西太平洋构造成矿域的重要组成部分。华北克拉通在中生代经历了从陆壳加厚到岩石圈破坏事件[1]，其北缘广泛发育燕山期构造岩浆活动，该期岩浆活动为赤峰―阜新一带金成矿提供了有利的地质条件。到目前为止，区内发现红花沟、安家营子、烧锅营子、金厂沟梁、小塔子沟、东五家子等超过10处大―中型岩浆热液型金矿床[28]。排山楼金矿床位于辽宁省阜新市，产于太古宙变质岩区，矿体赋存于近ew向排山楼―侯其营子韧性剪切带内，是中国典型的韧性剪切带型金矿床[911]。曲亚军等对该矿床的矿质来源、成矿年代、矿床成因等进行了研究[1215]。关于该矿床成矿的研究观点可分为两类：一部分学者认为成矿与ew向韧性剪切带有关[9，16]，并通过对金矿石中石英脉进行40ar39ar测年[17]，认为金矿化发生在2100ma左右的吕梁期；而另一部分学者认为成矿与中生代华北克拉通构造活动有关，基于对矿化糜棱岩中的黑云母进行40ar39ar测年[16]及对控矿韧性剪切带中的脉岩进行锆石Upb测年[18]，认为金矿化主要发生在124ma左右的燕山期。本文基于野外地质观察和样品测试数据，对排山楼矿区北部分布的燕山期黑云母花岗岩株开展较系统的岩石地球化学和精细的锆石年代学研究，讨论岩石的构造背景及其与金矿化的关系，进一步完善对排山楼金矿床形成机制的认识。
1区域成矿背景与地质特征
1.1区域成矿背景
排山楼金矿床位于辽宁西部，地处华北克拉通北缘的燕山构造带东段、赤峰―阜新金成矿带东部。而赤峰―阜新金成矿带北部以赤峰―开源断裂为界，与兴蒙造山带相接，东部与郯城―庐江断裂接壤（图1）。本区先后经历了前寒武纪克拉通基底形成、古生代古亚洲洋与华北克拉通碰撞、中生代华北克拉通的破坏与重建等时期。地层主要为太古代建平群及侏罗系―白垩系火山沉积岩系。区域岩浆活动较为强烈，发育有古太古代以及燕山期两个期次，尤以燕山期岩浆活动普遍强烈[19]。古太古代侵入岩广泛出露于研究区东南侧，主要岩性为二长花岗岩及糜棱岩化二长花岗岩；燕山期侵入岩岩石类型主要有二长花岗岩（锆石Upb年龄为（128±13）ma[14]）和花岗闪长岩。区内金矿多发育于太古宙基底之上，与白垩世燕山期侵入岩关系密切[20]。
区域构造以晚古生代―早中生代板块碰撞形成的ew向深大断裂及晚中生代区域岩石圈伸展拆离背景下产生的ne向变质核杂岩为主。韧性剪切构造发育，区域性大巴―后三角山韧性剪切带从区内通过，排山楼金矿床即位于大巴―后三角山韧性剪切带与ew向排山楼―侯其营子韧性剪切带的交汇部位[2122]，南部紧邻医巫闾山变质核杂岩。
1.2矿区地质特征
排山楼矿区出露地层为太古代建平群大营子组和中元古界长城系。大营子组为变质岩，在整个矿区广泛分布，主要岩性有黑云斜长片麻岩、斜长片麻岩以及白云质大理岩夹层，在矿区东部受韧性剪切带影响发育带状糜棱岩化，金矿亦赋存于此层。长城系地层主要出露于矿区西北部及东南部，为一套陆源原岩和内源碳酸盐建造，主要岩性为石英砂岩和白云岩；因受ne向韧性剪切作用的改造，长城系碳酸盐地层发育不同程度的糜棱岩化。从区域上看，大营子组变质岩地层中au丰度最高，推测其为矿区内金矿的矿源层[12]。
Ⅰ为红花沟金矿集区；Ⅱ为安家营子金矿集区；Ⅲ为金厂沟梁金矿集区；①为医巫闾山变质核杂岩；②为喀喇沁变质核杂岩；图件引自文献[23]
矿区内发育有近ew向和ne向两组韧性剪切带：前者分布于矿区中部和南部，分别为东沟―马家荒韧性剪切带、北山韧性剪切带、上两家子韧性剪切带；后者分布于矿区西部，为靳家店―排山楼韧性剪切带。排山楼金矿床即赋存于近ew向东沟―马家荒韧性剪切带中（图2）。根据野外观察，近ew向韧性剪切带形成时间应早于ne向韧性剪切带。
矿区内侵入岩主要分为3个期次，分别为中部向东延伸的晚太古代二长花岗岩、西部的海西期花岗岩及北部的燕山期黑云母花岗岩和二长花岗岩。其中，年龄为128ma的二长花岗岩本身发育了金矿化（au品位为15×10-6）[14]，本次研究的岩体为排山楼黑云母花岗岩，其出露于矿区北侧，呈ne向舌状展布，在地表与矿体未见接触，但于深部切穿矿体所在的糜棱岩带（图3）。
1.3矿床地质特征
图3排山楼金矿床31号勘探线剖面
Fig.3Sectionmapofno.31explorationLineinpaishanlouauDeposit
排山墙鹂蟠膊于近ew向东沟―马家荒韧性剪切带中，韧性剪切带即为其控矿构造。矿体产在向西北侧伏的矿化带相对厚大部位内，但在矿化带内不连续。矿体围岩为白云质糜棱岩和斜长质糜棱岩。围岩蚀变带以矿体为中心向外依次为黄铁绢英岩化带、碳酸盐化带和绿泥石化带。与成矿关系密切的蚀变带为黄铁绢英岩化带和碳酸盐化带，矿体与蚀变带之间没有明显的边界。
该矿床目前已控制矿体38条；矿体均产于同一韧性剪切带内。矿石按自然类型分为氧化矿石和原生矿石两类。氧化矿石分布在近地表10m左右；原生矿石分为蚀变长英质糜棱岩型和蚀变黑云斜长糜棱岩型两种。矿物主要为黄铁矿、自然金，次有黄铜矿、磁黄铁矿、钛铁矿、磁铁矿等。其中，黄铁矿占金属硫化物总量的95%左右。在矿石化学组分上，au品位一般为（1～3）×10-6，平均为159×10-6，矿石金矿物以自然金为主，另有少量金以碲化物方式产出，如碲金矿。
2样品采集与分析方法
本次研究岩石样品pSL5、pSL6、pSL10、pSL19采自排山楼金矿床北部黑云母花岗岩，样品pSL9、pSL16采自井下。用于进行LaiCpmS锆石Upb定年的黑云母花岗岩样品编号为pSL5。该样品呈灰白色不等粒花岗结构、块状构造，主要矿物成分为石英（体积分数为30%）、钾长石（正长石、条纹长石）（35%）、斜长石（25%）和黑云母（5%～10%）等（图4）。
排山楼金矿床黑云母花岗岩样品的主量、微量元素及稀土元素分析测试由澳实分析检测（广州）有限公司完成。主量元素含量采用X射线荧光光谱法（XRF）测定，分析误差小于1%；稀土、微量元素含量采用等离子体质谱法（iCpmS）测定，分析误差小于5%。
进行定年的岩石样品粉碎及锆石挑选工作在河北省区域地质矿产调查研究所实验室进行。锆石样靶的制作，对样靶中的锆石进行透射、反射、阴极发光图像采集以及LaiCpmS锆石Upb定年均在中国地质调查局天津地质调查中心同位素实验室完成。利用193nm激光器对锆石进行剥蚀取样，激光束直径为50μm，信号采集时间为60s（有20s为空白的测定）。激光剥蚀物质用氦气为载气送入neptune型等x子质普仪（LaiCpmS）进行锆石Upb定年。锆石Upb年龄计算采用国际标准锆石temoRa（年龄为416.8ma）作为外标，采用iCpmSDataCal程序和iSopLot程序进行数据处理。
3结果分析
3.1主量元素特征
排山楼金矿床黑云母花岗岩富Si，Sio2含量（质量分数，下同）为661%～743%（表1）。在侵入岩taS图解上，除1个样品落入石英二长岩区外，其余均落入花岗岩区域内[图5（a）]；结合镜下钾长石和斜长石的相对含量及暗色矿物含量，将其定名为黑云母二长花岗岩。na2o、K2o含量较高，均大于4%，w（na2o）/w（K2o）值为0923～1030，里特曼指数为244～325，低于330，岩石为钙碱性系列。在Sio2K2o图解上，样品亦落入高钾钙碱性岩石系列[图5（b）]。样品贫铝（al2o3含量为13.40%～15.35%），a/CnK值为0953～1030，介于准铝质和过铝质之间，属准铝质―弱过铝质岩石系列[图5（c）]。在Sio2Zr图解上，样品落入i型花岗岩区域[图5（d）]。此外，na2o含量高于3.2%，a/CnK值低于11以及p2o5、Sio2含量之间的负相关性均体现了黑云母花岗岩具有i型花岗岩的成因特点。
3.2稀土、微量元素特征
排山楼金矿床黑云母花岗岩稀土元素总含量（（2381～25516）×10-6，平均为121.6×10-6）较低，轻稀土元素相对富集，重稀土元素亏损严重且分异不明显（wLRee/wHRee值为1436～3550），中稀土元素（Dy、Ho、er）相对亏损，轻、重稀土元素分馏强烈（w（La）n/w（Yb）n值为1068～6996），表现出弱的负eu异常（076～086）（表1）。在球粒陨石标准化稀土元素配分模式上，样品表现为轻稀土元素右倾较陡，重稀土元素右倾较缓，中稀土元素部分有明显下凹[图6（a）]。一般认为eu倾向于进入结晶的斜长石中，因此，eu亏损表明在岩浆演化过程中发生过斜长石的结晶分离或在部分熔融过程中有斜长石残留在源区。重稀土元素亏损则暗示源区可能有石榴石存在。
从图6（a）可以看出，黑云母花岗岩重稀土元素含量和配分模式与金矿石较吻合，而轻稀土元素含量则发生明显分化。样品pSL10、pSL19轻稀土元素与金矿石含量基本相近，较样品pSL5、pSL6轻稀土元素含量有明显增加，不排除其与金矿石的形成或有部分联系。
从图6（b）可以看出，黑云母花岗岩富集大离子亲石元素（Rb、K）和部分元素化学性质活泼的高场强元素（th、U），相对亏损高场强元素nb、ta、ti、p，Sr、Yb含量较低，这表明黑云母花岗岩在微量元素地球化学特征上与活动大陆边缘岩浆岩具有亲缘性。样品中K、Rb、th富集的特点说明岩浆在上升过程中受地壳物质混染，而nb、ta、ti亏损说明岩浆受到地壳物质混染或岩浆源区残留金红石和钛铁
矿等富nb、ta、ti的矿物。以上微量元素特征均暗示了地壳物质在排山楼金矿床黑云母花岗岩成岩过程中起到不可忽视的作用。
3.3LaiCpmS锆石Upb年龄
排山楼金矿床黑云母花岗岩中锆石粒度为100～300μm，绝大多数为半自形长柱状或粒状，可见清晰的岩浆震荡生长环带，其锆石阴极发光图像见图7。17个分析点LaiCpmS锆石Upb年龄数据有较好的谐和性（表2）。样品n（206pb）/n（238U）表面年龄为118～125ma，w（th）/w（U）值为04819～10211，大于04，锆石为典型岩浆成因[2628]。黑云母花岗岩17个分析点落入谐和曲线上及其附近[图8（a）]；锆石n（206pb）/n（238U）加权平均年龄为（1218±11）ma，平均标准权重偏差（mSwD）为31[图8（b）]，该年龄代表黑云母花岗岩的冷却结晶年龄，属早白垩世燕山晚期。
4讨论
4.1岩石成因
排山楼金矿床黑云母花岗岩高K（K2o含量为420%～459%）、高碱（w（K2o）+w（na2o）值为846～888）、贫al（a/CnK值低于1.1），具有高钾钙碱性岩石和i型花岗岩的地球化学特征；稀土元素总含量较高，相对富集轻稀土元素，亏损中、重稀土元素；w（nb）/w（ta）值为79～130（平均为11.3），接近大陆地壳平均值（11）[29]，低于地幔平均值（175）[28]；K、Rb、th、U等富集，nb、Sr、p等亏损。以上特征均暗示其与地壳物质的联系。
刘红涛等认为，华北克拉通北缘的中生代花岗岩类可划分为钙碱性和高钾钙碱性花岗岩、强过铝质淡色花岗岩、高锶花岗岩、碱质a型花岗岩和碱性花岗岩5个类型[30]。分布于冀东―辽西地区的高钾钙碱性花岗岩岩石侵位时间从印支期延续至燕山晚期；主要岩石类型为碱长和二长花岗岩；岩石地球化学特征表现为富K、贫na、低al；岩石轻、重稀土元素分馏强烈，中稀土元素相对亏损，大离子亲石元素富集，高场强元素亏损。排山楼金矿床黑云母花岗岩在分布位置、侵入时代、岩性特征等方面均与高钾钙碱性花岗岩特征相吻合；在岩石地球化学属性方面，除na2o含量稍高于高钾钙碱性花岗岩之外，其余属性均与其有可比性，因而可归于该类型花岗岩。王季亮等对高钾钙碱性花岗岩初始Sr同位素比值和氧同位素组成进行研究，认为下地壳物质是华北克拉通中生代高钾钙碱性花岗岩成岩的主要来源，同时有明显的地幔物质参与该类型花岗岩的形成[31]。综上所述，排山楼金矿床黑云母花岗岩成因应属于俯冲的地壳物质部分熔融，并有地幔物质参与。
4.2成岩成矿时代
对于排山楼金矿床北部花岗岩体的成岩年龄，孙守恪等对其中二长花岗岩进行LaiCpmS锆石Upb定年，得到形成年龄为（128.3±1.3）ma[14]。本次对黑云母花岗岩LaiCpmS锆石Upb定年，获得（121.8±1.1）ma的成岩年龄，其略晚于二长花岗岩年龄，可看作处于同一时代岩浆活动的产物。
排山楼金矿床黑云母花岗岩岩体北临控矿韧性剪切带，岩体边部的岩枝侵入到赋矿糜棱岩带中（图3）。孙守恪等在矿井内直接观测到二长花岗岩边部岩枝与矿体相互切穿，且二长花岗岩本身发育热液蚀变及金矿化（au含量为129×10-6）[14]。Zhang等测得金矿石黄铁矿pb同位素组成分别为n（206pb）/n（204pb）=1640～1700，n（207pb）/n（204pb）=1521～1537，n（208pb）/n（204pb）=3669～3738[10，32]。这一结果与斜长质围岩（15.15～1562、1511～1527和3561～3845）、白云质围岩（1773～1820、1539～1547和3776～3842）[10，32]及二长花岗岩（1667～1676、1527～1529和3677～3684）的pb同位素组成[14]基本一致，暗示成矿物质与围岩、早白垩世花岗岩在物源上的亲缘性，即金矿化与围岩、早白垩世花岗岩均有一定联系。
排山楼金矿床的矿化构造系统受韧性剪切带密切控制，但对于成矿时代，主要分为两个观点：古元古代和白垩纪。对于古元古代成矿的观点，李俊建等认为金矿成因与ew向韧性剪切带相关，对ew向韧性剪切带中的石英测得（21052±10.4）ma的40ar39ar年龄，其成矿时代应在古元古代[17]，曲亚军等赞同此观点[9，12，16]；对于白垩纪成矿的观点，罗镇宽等对成矿前后的岩脉进行SHRimp锆石Upb定年，得到其成矿时间为124～126ma[13]；王荣湖等对矿化阶段形成的钾长石进行40ar39ar定年，得出年龄为116～126ma，矿床形成时间不早于（126.70±203）ma[18]；Zhang等对含有与金矿成矿温度相同的流体包裹体ne向韧性剪切带中的黑云母进行40ar39ar定年，得出年龄为（1266±11）ma，并认为金矿成矿与此年龄联系密切[10]；倪金龙等将排山楼金矿床韧性剪切带演化过程分为约219、约160、120～130ma等3期，ne向韧性剪切带形成时期为120～130ma，并认为ne向韧性剪切与拆离伸展运动可能直接导致排山楼金矿床的形成[24]；除此之外，孙守恪等认为金矿化主体形成于白垩纪（120ma左右），但可能有更早期次金矿化发生[14]。
张晓晖等对ew向韧性剪切带中糜棱岩的含钾矿物进行测试，获得韧性剪切带的40ar39ar年龄为（219±4）ma[22]。由于不确定李俊建等所取石英与ew向韧性剪切带形成的先后关系[17]，所以这一年龄的准确性值得商榷。张晓晖等所取样品的年龄谱特征基本无扰动[22]，是一次构造事件的年龄，因此，219ma更适合代表ew向韧性剪切带的形成年龄[24]。基于此，笔者认为古元古代成矿的观点仍需商榷。支持燕山期成矿的学者所获得的年龄均接近黑云母花岗岩的形成时间（121.8ma），而这一时期正与研究区所在的中国东部大规模构造热事件和华北克拉通北缘的一系列金矿成矿时间相符[35，23，3335]，岩石圈地壳的伸展减薄、区域韧性剪切构造的形成及深部岩浆上侵在这一时期尤为强烈。
综上所述，本文更倾向于燕山期成矿的观点。在宏观关系上，控矿韧性剪切带的形成应早于黑云母花岗岩，但由于几乎同时代的二长花岗岩发育金矿化，暗示着在这一时期仍存在金矿化，所以笔者推测金矿化主要发生在早白垩世晚期（约125ma），但控矿韧性剪切带在更早时期已经形成，并且不排除有更早期金的富集及矿化作用。这一点亦与韧性剪切带型金矿成矿经历深部韧性变形au活化沿韧性剪切带运移成矿而产生滞后性[3637]的客观地质过程相吻合。
4.3成岩成矿构造环境
排山楼金矿床黑云母花岗岩主量、微量元素地球化学特征均显示其符合活动大陆边缘花岗岩的地球化学属性。在Yb+taRb和Y+nbRb构造环境判别图解上，样品落入火山弧花岗岩构造环境区域（图9）。
在花岗岩研究中，Sr、Yb含量是两个非常有意义的地球化学指标。张旗等按照Sr、Yb含量（Sr为400×10-6，Yb为2×10-6）将花岗岩划分为4类：高Sr低Yb型、低Sr低Yb型、高Sr高Yb型、低Sr高Yb型[38]。其中，低Sr低Yb型花岗岩（Sr含量低于400×10-6，Yb低于2×10-6）地球化学特征与排山楼金矿床黑云母花岗岩地球化学特征相吻合，主要表现在al2o3含量为1340%～1535%，K2o高于42%，Sr低于400×10-6，Yb低于2×10-6，Y低于17×10-6，呈弱的负eu异常，轻稀土元素富集，重稀土元素亏损，中稀土元素亏损强于重稀土元素，球粒陨石标准化稀土元素配分模式呈中间下凹式。一般来说，花岗岩Sr、Yb含量主要受花岗岩熔融源区温压条件的控制，因而由Sr、Yb含量可反推花岗岩源区条件。Xiong等研究表明，低Sr低Yb型岩浆在08～13Gpa和700℃～800℃的温压条件下形成[39]，相对应的形成深度在40km左右[40]。
排山楼金矿床北部与黑云母花岗岩临近的二长花岗岩因富Sr（含量为（484～551）×10-6，平均为512×10-6）、高w（Sr）/w（Y）值（66～77），被认为是加厚地壳（厚度大于50km）的产物[14]。因此，排山楼金矿床的地壳厚度在121～128ma从大于50km减薄至40km左右，而这与该时期华北克拉通北部处于从挤压到伸展的地壳减薄过程[4146]的观点相符。
排山楼金矿床位于华北克拉通北缘。晚三叠世―晚侏罗世期间，古亚洲洋闭合后华北克拉通北缘受到强烈的的挤压变形，岩石圈也因板块间的俯冲碰撞而增厚[4748]。早白垩世期间（100～130ma），华北克拉通经历了由挤压到伸展的巨大转折[4950]，导致加厚岩石圈拆沉减薄。岩石圈拆沉引发软流圈物质上涌，与下地壳岩石发生混合作用形成大量岩浆，产生广泛的岩浆活动；岩石圈伸展的高峰期，大量深部地壳的变质岩或侵入r上升出露形成变质核杂岩，区域伸展作用也为深部岩浆形成与侵位提供了必要的通道与构造条件。排山楼金矿床黑云母花岗岩及其他早白垩世酸入岩可看作岩石圈拆沉减薄过程中的产物；ew向韧性剪切带、医巫闾山变质核杂岩的就位可看作岩石圈伸展过程中的产物[5155]。
C上所述，排山楼金矿床的成矿机制与华北岩石圈的减薄及华北克拉通的破坏存在直接关系。在区域伸展的地球动力学背景下，加厚岩石圈减薄，华北克拉通发生破坏，导致强烈的构造地质作用和岩浆活动。在此特殊背景下，韧性剪切作用导致太古代建平群中的成矿元素发生活化、迁移和富集，从而形成排山楼金矿床。
5结语
（1）辽宁排山楼金矿床黑云母花岗岩地球化学特征属于i型高钾钙碱性、准铝质―弱过铝质花岗岩。其微量、稀土元素特征表明其有壳源特征，同位素分析指示成岩有地幔物质参与，为地壳减薄背景下壳幔混合熔融产物。
（2）与金矿成矿关系密切的黑云母花岗岩形成时代为早白垩世（（121.8±1.1）ma），与金矿成矿为同一地球动力学背景下的不同表现，由此推测排山楼金矿床的成矿时代大致为早白垩世晚期。
（3）排山楼金矿床形成于华北克拉通区域伸展的构造背景下，板块拼贴造成的加厚地壳发生剧烈减薄作用，引发了大量构造热事件。其导致的韧性剪切作用活化了矿源层au元素，形成了韧性剪切带型矿床。
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韧带的生物力学特性篇9
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10
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
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