瘢痕疙瘩是结缔组织过度增生和透明形变引起的常见的良性皮肤肿瘤。在伤口的愈合过程中可以导致瘢痕疙瘩的形成，其内通常含有非典型成纤维细胞和供过于求的细胞外基质成分［1]。瘢痕疙瘩诱发因素有多种，其中多见的因素是：伤口的张力、伤口感染、异物的影响等，其中伤区皮肤的张力是诱发瘢痕增生的重要因素，临床上瘢痕疙瘩好发部位与此多有关联，如：前胸、肩部、肩胛区、下腹、耻骨上区、耳垂部等［2]。有研究表明减少皮肤张力可以预防和治疗非正常疤痕，筋膜／皮下减张缝合和皮瓣术对瘢痕疙瘩和肥厚瘢痕重建是非常重要的［3]。因此，对瘢痕疙瘩的力学性能进行测定，对生物力学、临床医学研究都具有非常重要的理论意义和现实意义。

本文通过对不同患者的瘢痕疙瘩和正常皮肤进行力学性能试验，得出了松弛、蠕变和拉伸的数据。并对数据的处理得出瘢痕疙瘩和正常皮肤的归一化松弛、蠕变和应力－应变曲线。最后通过数值方法对试验曲线进行本构方程非线性拟合，得出相应理论参数，为瘢痕的临床治疗提供了参考。

1 试验材料与设备

（1）疤痕疙瘩的取材与保存

将手术中取下的瘢痕疙瘩标本（取自年龄为25～60岁的患者），放入密封袋内保存并冷冻，记录试件信息。试验前12h取出将其制作成标准试件，保证装夹后长宽比不小于5∶1。

（2）试验设备

WQ－4100全息万能试验机，特制夹具。试验过程由计算机自动记录数据并保存试验结果。

2 试验方法及结果

2.1 松弛、蠕变试验

（1）将制作好的瘢痕试件两端用宽5～8mm的纱布缠住，装夹到为本次试验特制的夹具上，再将夹具安装到试验仪器上。测量试件的原始尺寸，即长、宽、厚，并输入计算机。本试验标本取材全部为横向生长。

（2）对试件进行预调试验，经过30次低周循环使试件的黏弹性达到稳定状态。

（3）试件的松弛试验。以特定速度将试件加载到某一载荷后保持试件相对位移不变观察载荷－时间变化。同一试件分别加载到20、30、40 N，然后由计算机记录数据，观察位移－时间曲线，每组试验时间为7200s。

（4）试件的蠕变试验。将试件以特定速度从0N迅速加载到某一特定载荷后保持不变，看试件位移－时间变化。同样采取20、30、40N三级加载，记录数据。每组试验时间7200s。

2.2 拉伸试验

以特定速度缓慢将试件拉伸直至拉断为止，观察负荷－位移曲线。

2.3 试验结果

（1）松弛试验。为了对不同应力水平进行统一的描述，将松弛曲线进行归一化处理，即把加载到特定载荷的这一值设定为1，其余数据均除以初始值。将三级加载的3条曲线绘制在统一坐标系作平均曲线，即将同一横轴的3个纵轴值取平均值。此平均曲线作为该试件的松弛曲线，本试验取7条相对完好的不同试件的曲线做平均曲线，得出瘢痕疙瘩和正常皮肤曲线的松弛曲线如图1所示。

图1 归一化松弛曲线Fig.1 Normalization relaxation curve

分别将两条试验曲线用如下所示的松弛本构方程［4]进行拟合得出

式中：γ为欧拉常数。

两条拟合曲线，如图1中的虚线曲线所示。可见，拟合曲线与试验曲线高度拟合，将拟合曲线作为理论曲线，同时得出瘢痕疙瘩和正常皮肤的3个参数如表1所示。

表1 瘢痕疙瘩和正常试件的松弛参数Table 1 Relaxation parameters of keloid and normal skin试 件 c τ1 τ2瘢痕疙瘩0. 2. 7.正常皮肤0. 0. 211.

（2）蠕变试验。为了对不同应力状态进行统一的描述，将蠕变曲线进行归一化处理，即将试件加载到特定载荷后的伸长视为1，其余相对位移均除以该值。同松弛试验的处理方法一样得出如图2所示的蠕变曲线。

图2 归一化蠕变曲线Fig.2 Normalization creep curve

利用蠕变本构方程［5]

式中：γ为欧拉常数。

对两条试验曲线进行拟合，得出两条虚线拟合曲线分别作为瘢痕疙瘩和正常皮肤试件的理论曲线，并得出参数如表2所示。

表2 瘢痕疙瘩和正常试件的蠕变参数Table 2 Creep parameters of keloid and normal skin试件 c τ1 τ2瘢痕疙瘩0.04861 16. 1003.正常皮肤0.03198 29. .5503

（3）拉伸实验。分别取横切瘢痕试件、横切正常皮肤试件、纵切正常皮肤试件各5条完好的拉伸曲线，做应力－应变曲线，然后做平均曲线。应力σ＝F／A，Pa。这里的A为断裂处的横截面积，应变为λ＝Δl／l0，如图3所示。