Structural and material properties of human foot tendons
Morales-Orcajo, E., Becerro de Bengoa Vallejo, R., Losa Iglesias, M., & Bayod, J. (2016).
Clinical Biomechanics (Bristol, Avon), 37, 1–6.
Abstaract
Abstract
Backgrounds
The aim of this study was to assess the mechanical properties of the main balance tendons of the human foot in vitro reporting mechanical structural properties and mechanical material properties separately. Tendon structural properties are relevant for clinical applications, for example in orthopedic surgery to elect suitable replacements. Tendon material properties are important for engineering applications such as the development of refined constitutive models for computational simulation or in the design of synthetic materials. Methods
One hundred uniaxial tensile tests were performed to obtain the mechanical response of the main intrinsic and extrinsic human foot tendons. The specimens were harvested from five frozen cadaver feet including: Extensor and Flexor tendons of all toes, Tibialis Anterior and Posterior tendons and Peroneus Brevis and Longus tendons.
Findings
Cross-sectional area, load and strain failure, Young's modulus and ultimate tensile stress are reported as a reference of foot tendon mechanical properties. Two different behaviors could be differentiated. Tibialis and Peroneus tendons exhibited higher values of strain failure compared to Flexor and Extensor tendons which had higher Young's modulus and ultimate tensile stress. Stress–strain tendon curves exhibited proportionality between regions. The initial strain, the toe region and the yield point corresponded to the 15, 30 and 70% of the strain failure respectively. Interpretation
Mechanical properties of the lesser-studied human foot tendons are presented under the same test protocol for different engineering and clinical applications. The tendons that work at the inversion/eversion plane are more deformable at the same stress and strain rate than those that work at the flexion/extension plane. 概要
背景
この研究の目的は、invitroで人間の足のメインバランス腱の機械的特性を評価し、機械的構造特性と機械的材料特性を別々に報告することでした。腱の構造特性は、適切な代替品を選択するための整形外科手術などの臨床応用に関連しています。腱の材料特性は、計算シミュレーション用の洗練された構成モデルの開発や合成材料の設計などのエンジニアリングアプリケーションにとって重要です。
メソッド
主な内因性および外因性の人間の足の腱の機械的応答を得るために、100個の一軸引張試験が実施されました。標本は、すべてのつま先の伸筋腱と屈筋腱、前脛骨筋腱と後脛骨筋腱、および短腓骨筋腱と長腓骨筋腱を含む5つの凍結した死体の足から採取されました。
調査結果
断面積、荷重とひずみの破損、ヤング率、および極限引張応力は、足の腱の機械的特性の参照として報告されます。 2つの異なる動作を区別することができます。前脛骨筋腱と腓骨筋腱は、ヤング率と極限引張応力が高い屈筋腱と伸筋腱と比較して、高いひずみ破壊値を示しました。応力-ひずみ腱曲線は、領域間の比例関係を示しました。初期ひずみ、つま先領域、降伏点は、それぞれひずみ破壊の15、30、70％に対応していました。
解釈
あまり研究されていない人間の足の腱の機械的特性は、さまざまな工学的および臨床的応用のための同じテストプロトコルの下で提示されます。反転/反転面で機能する腱は、屈曲/伸展面で機能する腱よりも、同じ応力およびひずみ速度で変形しやすくなります。
Keywords