概述

当前，自体软骨提供了耳廓重建的黄金标准。但是，合成生物材料为耳朵重建提供了许多优势，包括减少了供体部位的发病率和较早的手术。植入物成功的关键是材料的机械性能，因为这会影响生物相容性和挤出。这项研究的目的是确定人类耳软骨的生物力学特性。将15个尸体的耳软骨压入，位移为1 mm / s，载荷为300 g，以获得压缩时的杨氏模量。根据糖蛋白，胶原蛋白和弹性蛋白含量对耳廓进行组织学分析。计算耳廓各部分的压缩模量，其中耳屏为1.67±0.61 MPa，耳屏为1.79±0.56 MPa，外耳为2.08±0.70 MPa，抗螺旋线1.71±0.63 MPa，螺旋线1.41±0.67 MPa。耳蜗显示出比压缩螺旋长得多的杨氏弹性模量（p<0.05）。组织学分析表明，耳廓在软骨细胞形态，细胞外基质和弹性蛋白含量方面具有均一的结构。这项研究提供了有关人耳软骨的压缩力学特性和组织学分析的新信息，使外科医生可以更好地了解合适的替代物。这项研究提供了参考，应据此开发软骨替代物以进行耳廓重建。组织学分析表明，耳廓在软骨细胞形态，细胞外基质和弹性蛋白含量方面具有均一的结构。这项研究提供了有关人耳软骨的压缩力学特性和组织学分析的新信息，使外科医生可以更好地了解合适的替代物。这项研究提供了参考，应据此开发软骨替代物以进行耳廓重建。组织学分析表明，耳廓在软骨细胞形态，细胞外基质和弹性蛋白含量方面具有均一的结构。这项研究提供了有关人耳软骨的压缩力学特性和组织学分析的新信息，使外科医生可以更好地了解合适的替代物。这项研究提供了参考，应据此开发软骨替代物以进行耳廓重建。

1，介绍

Microtia，源自希腊语，意思是“小耳朵”，是用来描述新生儿的小耳朵或没有耳朵的医学词。每6000例活产中，小畸形可单独出现，或作为其他综合征的特征，如半面部小儿或柯林斯综合征。目前，耳部重建的标准手术技术是使用自体肋骨软骨。阶段包括雕刻和将肋骨软骨连接在一起，以创建一个框架来复制一个新的耳朵。这种重建技术有许多并发症，11包括手术必须推迟到孩子6-10岁，相关的软骨供体部位风险包括气胸和胸壁畸形，肋骨软骨会随着时间的推移而扭曲.

为了避免提取肋软骨和提供早期的手术干预，同种异体材料目前正被用于重建耳朵。合成生物材料提供了许多优势，包括大量生产各种预定形状和大小的植入物，使“现成的”产品和降低供体部位的发病率。

在设计临床应用的耳廓植入物时，该材料的几个关键特征需要考虑。合成材料的表面和体积特性需要适合于良好的组织整合和血管生成。当考虑到材料的本体性能时，一个重要的特性是材料的力学性能。为了防止机械错配，合成材料应该具有与其代替组织相似的弹性模量。

迄今为止，人类耳软骨软骨的力学性质尚未得到充分的研究，这使得很难生产出具有与其所需替代的天然组织相似的性质的耳软骨结构。我们已经表征了人类鼻软骨的力学特性，开发了一种可靠的方法来表征人类面部软骨的力学特性。5本研究的目的是创建一个人类耳廓软骨力学特性的(a)图，并使用细胞外基质成分的(b)生物力学和组织学图来支持这些发现。

材料和方法

从15例男性尸体标本的耳部结构（平均59±10年）中采集新鲜冷冻的人耳廓软骨。收获后，将耳廓结构置于37.5度的无菌生理盐水中，以解冻耳廓软骨以进行进一步解剖。先，从软骨框架中剥离皮肤和筋膜。在此过程中，软骨标本被解剖成14个区域，如下所述，以进行机械测试。

机械试验

在切除皮肤和筋膜后，检测耳廓软骨，如图1所示。一旦耳朵*脱落，则参照图1使用以下指南将耳朵切成14个预定区域。初选择这14个点是为了提供详细的耳廓力学和组织学图，涵盖了耳的所有解剖结构，包括螺旋、反螺旋、反耳屏、反耳屏和耳屏。在观察到耳廓软骨的力学性能无差异后，对数据进行重新分析，并进一步使用螺旋、反螺旋、圆锥、耳屏和反耳屏等部位的五点图来反映耳廓的解剖结构（图1）。使用数字游标卡尺测量耳廓软骨的厚度。所有切片的方向都相似，以便前表面将沿同一方向轴进行压缩测试。软骨样本使用Mach-1材料测试机（生物网，加拿大）进行压痕压缩进行测试。每个样品通过1kg负载单元在1mm/s下加载至300g。半球形压头的直径为0.2mm。在达到300g后，让组织放松15min（一个足以控制应力平衡的时间点）

所有样本都选择压头作为软骨样本直径约为8倍的软骨样本，它会像它是不确定样本的一部分一样反应，并创造适当的边界条件。使用一个比软骨样本直径半径小得多的压头可以消除任何边缘效应。计算得到的杨氏弹性模量和应力松弛特性的计算如前所述19，并在补充图1中简要显示。除了杨氏弹性模量外，应力-时间斜率还被用来测量解剖超微结构的加载率（即去除使厚度与位移正常化的应变）。

该研究主要使用MACH-1多功能3D压痕测试系统完成，该系统*的自动3D压痕测试使不规则表面大面积测量硬度，厚度和弹性模量变得简单轻松，一次性完成并不需要破坏样品或者切片。

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