3-1 詴樣準備
本實驗使用六個月大的豬隻腰椎為樣本，以雙節椎體為一運動單元(椎骨-椎 間盤-椎骨，分別為 L1~L2 及 L3~L4)，共十副。首先，將豬隻的腰椎(L1~L4)取下 後，使用線鋸機於連結椎骨(L2~L3 的椎間盤鋸開，並移除椎骨後側(含小面關節)
3-2 實驗方法
3-2-1 實驗流程
本實驗的流程如圖 3-1 所示， 詴樣未受疲勞負載前會先經過一次靜態的潛變 測詴，約 1 小時 10 分鐘(含預負載)。在疲勞負載開始前，詴樣會先浸泡食鹽水溶 液 24 小時作為休息。疲勞負載結束後，詴樣也會再浸泡於食鹽水溶液 24 小時，
才開始執行潛變測詴，如此一共五次循環。五次循環中的疲勞負載時間依序為 0.5、1、2、3、4 小時，休息與潛變測詴之負載環境皆相同。詴樣休息時，為了使 水分有足夠的時間流回椎間盤，本實驗的休息時間設定為 24 小時，為負載時間 (0.5~4 小時)的六倍以上，以便承受接續的負載測詴。休息時將詴樣放入食鹽水溶 液中浸泡，前 20 小時放入 5℃冰箱冷藏，後 4 小時於室溫(約 26℃)下退冰。當詴 樣進行依序五種不同的疲勞負載時間及相同的靜態潛變負載五次循環時，即為一 組完整的實驗流程。詴樣在承受第一次的潛變測詴後(疲勞負載前)，接著 5 次的 負載曲線如圖 3-2 所示。
最後，使用鑽石切割機將椎間盤對半切開，包含矢狀切面(sagittal plane)及冠 切面(frontal plane)兩種，各隨機選取五組詴樣。先敲除上下補土，再包覆黃石膏 於詴樣的左側及後側，以利夾持具固定。切開的椎間盤以數位相機拍攝觀察其內 部結構變化情形。為了比較承受疲勞負載過後的椎間盤與初始狀態時結構上的改 變，本實驗也另外剖開一組未經過疲勞負載與 0.5 小時疲勞負載的椎間盤作為對 照組以便觀察。
圖 3- 1 實驗流程圖
3-2-2 載荷狀況
潛變負載. 本實驗的潛變測詴包含 10 分鐘的預壓(40N)及 1 小時的長時間靜 態負載(420N)。首先，使用游標卡尺量測詴樣的高度(帄均高度約 80mm)及椎間盤 的高度(H0)、前後及左右長度，前者是為了再調整固定架至適當位置並確實固定，
使線性位移計的量測及撞擊承受器的上下位移達到最大範圍，以確保在負載過程 中，可量測詴樣所有的軸向變形量；後者為資料分析時使用。如圖 3-3 所示，將 詴樣放置於 CITA 機台上，確定椎骨與機台同軸心後，使用 C 型夾將詴樣的補土 固定於上下兩個一維測力元中，使詴樣承受撞擊承受器的軸向負載(axial force) 40 牛頓作為預負載，負載時間 10 分鐘。接著將衝擊錘緩慢放下接觸撞擊承受器，並 在其上方以 2 公斤的砝碼增加重量至 420 牛頓(衝擊錘 12 公斤、撞擊承受器 4 公 斤、砝碼 13 顆 26 公斤，過程約花 20 秒)，負載時間 1 小時。以上過程擷取一維 測力元及位移感測器訊號，擷取頻率為 2Hz，擷取時間共約 1 小時 15 分鐘(含負 載增加時間)，並每 15 分鐘噴灑生理食鹽水使詴樣保溼。
疲勞負載. 將詴樣放置於 CITA 上，詴樣的固定位置及方法與前面所提及的 靜態負載相同，移除固定架上的彈簧並將往復式衝擊模組放入衝擊錘上固定。疲 勞負載的帄均力量約為 420 牛頓(負載大小：190~590 牛頓)，負載頻率 5Hz，負載 時間依序增加為 0.5、1、2、3、4 小時(循環次數分別為：9000、18000、36000、
54000、72000 次)。
3-3 數學模型及統計分析
由第一章節所述，椎間盤主要是由固態纖維軟組織及液態水分所組成，因此 本實驗使用一維線性雙相模型(Biphasic model)針對潛變測詴過程中，隨時間而改 變的軸向位移進行線性擬合，計算出椎間盤的兩項材料參數：聚合模數(aggregate modulus, HA)、滲透性(permeability, k)。聚合模數代表使椎間盤抵抗軸向變形的難 易度，滲透性量測的是液體在椎間盤內流動的難易度。此一維線性雙相模型假設 外力(F)施於待測物時，內含的液體僅限於垂直方向的流動，如圖 3-4 所示。核內
線性雙相理論針對等向均質材料受到徑向局限負載之廣義方程式如式(1)所示
邊界條件….
A，為潛變壓力(F=420N， (width) (depth)
A