中医院一种具有缓冲性能的软骨仿生材料在减轻膝关节损伤中的研究

当下时代，人们对运动质量的提升更加重视，在运动中，我们必须使 用到的就是膝关节。膝关节是我们人体最重要、最特别、承载运动的关节，在人 体运动承担着受力、杠杆的作用，在人体活动中是不可或缺的一部分。因此，膝 关节的损伤是一个永恒的话题，而膝关节的损伤与膝关节的自身解剖功能特点、 下肢的受力情况、运动的方式等都有密不可分的关系。

膝关节是人体六大运动关节（包括髋关节、膝关节、肩关节、肘 关节、踝关节、腕关节）中最易损伤的关节，从青少年到中年人再到老年人。在 各项运动项目中研究表明，各类运动项目所致的运动性损伤往往以膝关节 损伤发生率最高。从损伤的人群来看，尤其好发于运动人群，比如篮球、网球、 羽毛球比赛，跑步、滑雪等等，由于竞技对抗或者在变速、变向的伸直、弯曲、 内旋和外旋等动作中就容易造成膝关节运动损伤。膝关节损伤中最主要是软骨的 破坏或损伤，目前医学上就发出了运动医学这一分支，其主要就是针对关节的损 伤，而关节软骨的研究也成为许多研究人员的研究方向。

新的研究发现，膝关节损伤是在运动损伤中较为常见的一种损伤类型。损伤类型较多，损伤程度较重、治疗复杂、痊愈时间长。尤见于从事体育运动的患者，在准备活动不 充分、没有掌握正确的技术动作、思想不够重视的人群容易发生。这与膝关节本 身的解剖结构、个体自身的运动方式、膝关节的受力情况有着密不可分的关系。 在诸多的损伤的进程中，通常直接损伤到的就是关节软骨，并有研究表明， 膝关节疼痛程度与关节软骨磨损呈正相关。当软骨损伤之后，软骨下骨也会发生一个继发性的损伤，而软骨下骨的生物力学功能主要是吸收应力，缓冲震荡从而 保护软骨，减少软骨在外力作用下的损伤。被破坏的关节软骨又会反过来 影响其下软骨下骨的结构，从而形成了 OA 关节结构破坏的恶性循环。而膝关节损伤治疗是相当复杂，同时传统体内修复软骨和痊愈时间非常的长，这就给我们的临床研究和临床治疗带来了比较大的困难。

在佛山中医院一个增大受力响应面积实验当中，采用了相同大小的钢球从300MM的高度向同样30MM的两块不同材料（ACF和EVA）砸下去，并垫有压力传感芯片来记录受力分布。结果显示，ACF缓冲材料的重力分布图反映各个位置的受力都比较均匀，原因是ACF缓冲材料在受到撞击的瞬间，将受力点的面积扩大了，让各单位面积接受的能量比较均匀。

实验进一步用各种材料制成的缓冲减震鞋垫的足部受力点进行设计实验：加装 ACF 材料垫片和其它常用弹性鞋垫材料，进行下脚运动中受力最大的后跟处冲击力测试。发现使用 ACF 材料制作的鞋垫能够有效地降低冲击力峰值到安全峰值 20KN 以下（参照 EN1621-1 Level 2 级防护要求），有效降低高冲击力下膝关节受伤程度。

ACF 人工软骨仿生超材料的发明， 打破了传统体内修复软骨的思维，而是发展到了可以仿生出具有同软骨相似性能的新型材料，具有高应变力、吸能能力优异及且可抵抗重复冲击，无论是减震鞋垫、 专业运动鞋及一些人体防护都可以运用在我们膝关节损伤的预防和后续的损伤康复当中。