多个学科普遍认识到基于性别的生殖器研究存在差异，历史上对雄性生殖器的科学关注度高于雌性生殖器（Ah-King等人，2014年）。特别是在生物力学领域，研究主要集中在与交配和勃起机制相关的理论和模型上，重点关注阴茎的血流动力学和结构响应（Udelson等人，1998a；b；c；Frohrib等人，1987年）。交配过程中，外部和内部生殖器结构会发生显著的机械变形，从勃起组织的充血和硬化开始，到插入和推挤过程中对阴茎和阴道管的压缩和拉伸力。尽管关于两性生殖器进化的研究正在不断增加（Langerhans等人，2016年），但雄性和雌性生殖器的生物力学特性仍不够充分研究。
在大多数哺乳动物中，阴道由于其可伸展性和顺应性，能够适应性交和分娩过程中形状和压力的变化（Dubik等人，2025年）。阴道壁由黏膜层、肌肉层和外膜层组成，使其能够从静止状态大幅伸展并随后恢复而不会产生永久性变形。相比之下，阴茎必须在刚性和扩张之间达到平衡，以在性交过程中保持功能性勃起（Gefen等人，1999年；Timm等人，2005年）。在功能性勃起期间，海绵体和白膜充血，白膜提供支撑硬度。这种双重要求得益于阴茎外层覆盖物——阴茎鞘的可伸展性。阴茎鞘的弹性使其具有保护、适应和移动功能，在勃起和交配活动中增强组织韧性（Foster，2016年）。此外，阴囊组织也表现出高顺应性和弹性，有助于保护睾丸免受机械应力，并帮助维持体温调节功能（Waites，1991年）。
除了增进我们对生殖器进化和交配功能的理解外，雄性和雌性生殖器的生物力学特性还可以为多种临床状况、损伤和病理的治疗策略提供支持。这些状况包括盆腔器官脱垂（de Landsheere等人，2016年；Epstein等人，2007年；Jean-Charles等人，2010年；Lei等人，2007年）、阴道缺失（McQuillan和Grover，2014年）、佩罗尼病（Gefen等人，2002年；Stuntz等人，2016年）、阴茎和阴囊脱套损伤（Alkahtani等人，2020年）、勃起功能障碍（Lue，2000年）以及阴道萎缩（Epstein等人，2008年）等。这些状况会改变生殖器组织的机械行为，刚度和抗拉强度等特性的量化可以直接为手术规划、假体设计和组织工程方法提供依据。
生殖器的生物力学研究通常使用动物组织进行，因为这些模型通常能够提供足够大和具有合适几何形状的样本，以便进行可靠的机械测试和材料表征。相比之下，由于伦理限制和可用性有限，人类生殖组织的研究难度较大。已有多种大型动物模型被用于研究阴道组织的生物力学特性（Dubik等人，2025年），其中猪（McGuire等人，2019年；Pack等人，2020年）和母羊（Rynkevic等人，2017年）因其生理和结构与人类阴道组织相似而被广泛使用。这些物种的阴道组织由胶原蛋白、弹性蛋白和平滑肌等基本结构成分组成（McCracken等人，2021年）。最近，马也被用于研究雄性生殖组织的机械行为（Bose等人，2024年），因为它们的不可伸缩的阴茎组织和可见的阴囊在解剖学上与人类相似（Khorshidi等人，2024年）。雄马和人类都具有肌肉海绵体阴茎，由成对的海绵体和单个的白膜组成，在勃起时充血（Budras等人，2012年）。这种充血可能会对周围组织（包括阴茎鞘和阴囊）产生类似的生理作用。
尽管不同物种的阴茎尺寸存在差异，但先前的文献指出马和人类生殖器在解剖学上有显著相似之处，这使得马模型成为生殖组织研究的合适对象。例如，马模型已被用于卵巢研究（Adams等人，2012年）、生育能力研究（Carnevale，2008年）、生殖技术研究（Benammar等人，2021年）以及公马勃起功能障碍研究（Bose等人，2024年）。因此，马模型是研究阴道、阴茎鞘和阴囊等生殖组织的有希望的候选模型。
本研究通过单轴拉伸试验结合数字图像相关技术（DIC）测量应变，量化了马阴道壁、阴茎鞘和阴囊的变形行为。样本沿周向（CD）加载，应变数据同时沿CD方向和垂直于加载轴的方向进行测量。这些结果提供了生殖组织的首次比较性机械表征，有助于跨物种的生殖形态学和交配机制的进化分析，并对组织工程和再生医学具有实际应用价值。收集的机械数据对于外科重建尤为重要，特别是在生殖器重建手术中的组织选择和移植物设计方面。
