力学刺激作用下骨再生和锌合金内固定器降解的耦合作用研究

目的传统骨折内固定物存在应力遮挡和需二次手术取出等问题。锌合金具有良好的生物力学和可降解性能,有望解决上述问题。然而,力学刺激作用下的骨折愈合和锌合金材料降解的耦合作用规律尚未完全阐明。本研究旨在建立力学刺激作用下骨折愈合和锌合金内固定物降解的耦合模型,探究二者的相互作用规律。方法首先建立骨钉-骨板固定骨折的有限元模型,基于力学调控组织分化理论和模糊逻辑控制,构建模拟骨折愈合过程的数值模型;进一步基于连续损伤力学理论,建立应力作用下锌合金降解过程的数值模型,并将降解和愈合过程耦合建立骨折愈合和锌合金内固定物降解的耦合数值模型。最后利用该模型探究骨折愈合和固定器降解耦合作用规律。结果随着愈合的进行,骨痂区域逐渐成骨,受力不断增加,锌合金内固定器逐渐降解,受力减小,导致降解速率发生变化。内固定器的降解导致骨痂区域受到更多的力学刺激,与不可降解内固定器相比,促进了骨膜处骨痂的生成(骨体积分数增加5%),生物力学性能恢复更明显(骨刚度分数增加5%)。结论本文建立的耦合模型揭示了力学刺激作用下锌合金内固定物降解与骨折愈之间相互影响规律,为开发用于骨折治疗的锌合金固定物提供了一个有用的平台。

抗旋转复位内固定器与4种经椎弓根内固定器的生物力学差异比较(英文)

目的:观察抗旋转复位内固定器与其他4种经椎弓根内固定器的生物力学差异,为临床应用获取实验依据。方法:10具新鲜健康成人T11～L3脊柱标本,分为5组,分别使用AR-RIF,AF,RF,Dick钉、Steffee钢板在屈曲压缩骨折模型、屈曲牵张型损伤模型上测试内固定器的抗压缩、抗屈伸、抗侧弯、抗旋转能力。结果:ARRIF,AF,RF抗轴压较强(F=373,P<0.01),ARRIF,AF抗屈伸较强(F=244,440;P<0.01),ARRIF,AF,Steffee钢板抗侧弯能力较强(F=436,P<0.01),ARRIF,RF,Steffee钢板抗扭转能力较强(F=107～1253,P<0.01)。结论:ARRIF在不同脊柱骨折模型中具有确实的三维固定作用,其他经椎弓根内固定器以AF,RF三维固定作用较为确实。

新型脊柱内固定器的设计和生物力学测试

目的 作者设计一种新型脊柱内固定器,该生物力学测试对该器械进行评价。方法 取7具新鲜成人尸体T10-L4脊柱标本上,模拟L1骨折后安装该器械进行脊柱三维运动范围和前屈-压缩刚度测试。结果 该器械能在屈伸、侧弯运动方向上显著加强损伤节段的稳定性(P<0.001～0.01)。使轴向旋转运动恢复正常运动范围(P<0.05)。结论 新型脊柱内固定器(池氏钉)设计合理,对损伤脊柱节段固定具有较强稳定性,不失为一种较为理想的内固定器械。

颈椎螺钉和钢板内固定器械的生物力学评价

目的对颈椎前路钢板、后路侧块螺钉、齿状突螺钉、C1-2关节突螺钉、椎弓根螺钉和枕颈部钢板的生物力学特征作一综述。方法应用计算机检索PUBMED1998-01/2005-01期间的相关文章,检索词为“Caspar,Orozco,Roy-Camille”,并限定文章语言种类为英文。同时计算机检索万方数据库2001-01/2005-01期间的相关文章,检索词为“颈椎前路钢板、后路侧块螺钉、齿状突螺钉、C1-2关节突螺钉、椎弓根螺钉、枕颈部钢板”,并限定文章语言种类为中文。对资料进行初审,并查看每篇文献后的引文。纳入标准:文章所述内容应与颈椎前路钢板、后路侧块螺钉、齿状突螺钉等器械的生物力学特征相关。排除标准:重复研究或Meta分析类文章。结果共收集到96篇相关文献,24篇文献符合纳入标准,排除的72篇文献是由于内容陈旧或重复。生物力学实验证实前路钢板在抵抗伸展和侧屈载荷时优于后路钢丝系统。在颈椎后部结构缺失或功能不全造成不稳时,颈椎后路钢板螺钉固定系统是一种理想的选择。对于Ⅱ型齿状突骨折应用直径为4.5mm的Herbert中空螺钉,比采用两枚直径为3.5mm的AO螺钉具有更大的抗扭曲强度。在齿状突骨折伴有明显的旋转和移位不稳时,同时有寰椎横韧带损伤,单独应用后路钢丝技术固定明显地降低融合率。从解剖学和生物力学两个方面来讲,在C2和C7可能更适合应用椎弓根螺钉。结论骨科固定器设计的影响因素很多,用生物力学来评价不同器械的优缺点是一重要方法,前路和后路螺钉和钉板系统成为外科广泛应用的内固定器械,并经过不断的改进,取得了良好的治疗效果。

几种椎弓根钉内固定器的生物力学测试与临床应用

目的 :通过生物力学测试和临床应用 ,对四种椎弓根内固定器进行评价。方法 :取 2 4具新鲜猪的胸腰椎脊柱标本 ,制作成严重前中柱损伤模型 ,比较四种椎弓根内固定器械在轴向压缩、弯曲和扭转实验中的生物力学稳定性及椎弓根螺钉的握持能力。依据术前、术后X线片及CT片 ,分别测量 178例胸腰椎骨折患者伤椎的前缘高度、后缘高度、后凸角度、椎管内径。结果 :池氏椎弓根螺钉抗拔出力及其安放后的标本抗侧屈及抗扭转能力较Dick钉、AF钉、RF钉强 (P <0 0 5 )。池氏钉后凸矫正率为 92 0 %± 2 0 5 % ,前缘矫正率为 81 3%± 10 7% ,后缘矫正率为 6 9 7%± 8 3% ,椎管内径改善率为 89 4%± 15 1%。经统计学处理较Dick钉、AF钉有显著差异 (P <0 0 5 )。结论 :新型椎弓根钉内固定器 (池氏钉 )

不同内固定器固定股骨髁上骨折的生物力学比较

背景:治疗股骨髁上骨折的内固定方法很多,其中主要有偏心位固定的钢板类和中心位固定的髓内钉类。由于两者生物力学特性的差异,在治疗股骨髁上骨折的临床疗效也不同。目的:对治疗股骨髁上骨折的两种固定器进行生物力学对比,探讨两种固定器固定股骨髁上骨折时的应力分布差异,从而为临床选择理想的内固定器提供理论依据。方法:选择12套成人尸体股骨,将股骨髁上横行锯断,制作股骨髁上骨折模型。将骨折标本解剖复位后,按照手术操作方法用微创内固定系统和逆行交锁髓内钉固定。在骨折断面及钉道周围共粘贴6个电阻应变片,然后将骨折模型分别置于Zwick Z100电子万能材料实验机及扭转试验机(RNJ-500)上,以线性载荷0-400 N、扭转载荷0-20 N·m加载,分析局部应力,测量两种固定器在相同载荷条件下骨折断面及钉道周围应力的大小和分布特点。结果与结论:在实验载荷条件下,逆行交锁髓内钉组和LISS钢板组骨折断端和钉道周围应力均随着轴向载荷和扭转载荷的增大而增大。在同一轴向载荷下,逆行交锁髓内钉组较LISS钢板组在6个测试应变点应变值大(P<0.01);在同一扭转载荷下,LISS钢板组较逆行交锁髓内钉组在6个测试应变点应变值大(P<0.01)。结果显示,逆行交锁髓内钉固定股骨髁上骨折中可明显降低应力遮挡,从而利于应力传导,并具有良好的抗扭转能力,从生物力学角度可以推广使用。

腰椎峡部裂翼状记忆合金节段内固定器的有限元分析

[目的]探讨腰椎峡部裂翼状记忆合金节段内固定器(WMAIF)内部生物力学特征,指导临床合理使用WMAIF。[方法]采用大型有限元分析软件ANSYS 8.0建立WMAIF三维模型,对模型进行网格划分,然后进行相应的力学加载运算。[结果]建立了WMAIF的有限元模型,可以预测WMAIF在变形过程中其本身结构中各节点、单元的受力、位移情况。[结论]WMAIF抗拉能力强,固定牢固,是治疗腰椎峡部裂较好的新型节段内固定器械。

腕关节镜辅助钛内固定器治疗复杂性桡骨远端骨折

背景:诊治传统复杂桡骨远端骨折中,未及时得到修复及临床漏诊并不少见,成为术后腕关节疼痛和功能障碍重要的原因。腕关节镜辅助下治疗复杂性桡骨远端骨折可以更加精准的判断复杂性桡骨远端骨折的损伤情况,而且镜下施行手术能保护血供,还可以一并修复关节内韧带、软骨损伤以及对腕骨脱位、骨折进行有效固定。目的:回顾性分析关节镜辅助下采用桡骨远端解剖锁定钢板治疗复杂性桡骨远端骨折的疗效。方法:2016年9月至2018年5月四川省骨科医院手腕科共收治了19例复杂性桡骨远端骨折患者,使用AO分型,其中B2型1例,B3型2例,C1型5例,C2型7例,C3型4例。所有患者对治疗方案均知情同意,且得到医院伦理委员会批准。均采用腕关节镜辅助下切开复位桡骨远端解剖锁定钢板内固定治疗,修复腕骨间韧带、三角纤维软骨复合体,并进行腕骨骨折固定等治疗。术后1年分别对比健侧与患侧的腕关节活动度、握力、桡骨高度、掌倾角及尺偏角,采用Mayo腕关节评分进行功能评定。结果与结论:①术后19例患者均获随访,桡骨远端骨折愈合时间为5-12个月,平均7个月;②术后1年,患侧腕关节活动度、握力、桡骨高度、掌倾角及尺偏角同健侧相比,差异均无显著性意义(P> 0.05);③根据Mayo腕关节评分评估疗效,优9例,良8例,可2例,优良率为90%;④提示关节镜辅助下采用桡骨远端解剖锁定钢板治疗复杂性桡骨远端骨折,能精准恢复关节稳定性,对骨折合并软骨损伤及关节内韧带同时修复,有利于早期功能锻炼,疗效满意。

镍钛记忆合金腕舟骨内固定器的研制及生物力学测试

目的设计一种新的用于舟骨腰部骨折的内固定器械——镍钛记忆合金舟骨弧形钉(Ni-Ti shape memory alloy scaphoid arc nail,NT-SAN),并对其进行生物力学测试,为临床应用提供依据。方法根据舟骨的测量数据及解剖特点研制NT-SAN。生物力学强度实验:取32只成人离体舟骨标本,模拟舟骨腰部骨折,随机分为4组(n=8);分别采用克氏针髓内固定(A组)、克氏针骑缝钉固定(B组)、螺钉固定(C组)及NT-SAN固定(D组),体外模拟舟骨腰部骨折复位内固定术,测试其固定强度。疲劳实验:24只成人上肢标本(肘关节以下),制备舟骨腰部骨折模型,随机分为3组(n=8);分别用克氏针骑缝钉固定(E组)、螺钉固定(F组)及NT-SAN固定(G组),在腕关节上垂直施加98N的纵向压缩负荷,并模拟腕关节掌屈和背伸运动,运动范围为掌屈5o～背伸30°,运动100、500、1500及2000次时测量分离及侧方移位距离。并采用NT-SAN临床治疗1例左侧腕部舟骨腰部骨折患者,根据Herbert分型为Ⅱb型。结果强度实验:NT-SAN固定臂产生的回复力可将舟骨腰部骨折聚合于一体,体部可遮挡舟骨腰部骨折向其背侧滑脱。A、B、C、D组标本骨折间隙分离1mm及2mm时所需牵引力分别为(15.18±3.55)、(36.04±4.30)、(64.88±11.62)、(65.84±12.22)N及(20.28±12.09)、(75.95±47.64)、(120.91±26.68)、(130.21±31.55)N,D组与A、B组比较,各指标差异均有统计学意义(P<0.05),D组与C组间差异无统计学意义(P>0.05)。疲劳实验:G组骨折端分离移位的距离与E、F组比较,各指标差异均有统计学意义(P<0.05)。腕关节循环运动500次后,G组舟骨骨折端出现"台阶"移位例数与E组比较,差异均有统计学意义(P<0.05);腕关节循环运动1500次后,G组与F组比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。临床应用患者术后切口Ⅰ期愈合,3个月随访X线片示NT-SAN内固定良好。结论NT-SAN的设计符合腕舟骨解剖特点,其固定强度可满足舟骨骨折术后生物力学要求,疲劳强度可满足舟骨骨折术后达骨性愈合的需要。

抗旋转复位内固定器在新鲜胸腰段脊柱骨折的应用

目的 应用自行设计的抗旋转复位内固定器 (anti- rotation reduction internal fixators,ARRIF)对 76例不同节段的胸腰段脊柱骨折进行切开复位内固定 ,观察复位固定效果及并发症等。 方法 1999年 8月～ 2 0 0 3年3月应用抗旋转复位内固定器共治疗胸腰椎骨折 76例 ,男 4 8例 ,女 2 8例。年龄 2 2～ 5 9岁 ,平均 34.1岁。按骨折部位分类 :T1 1 8例 ,T1 2 2 9例 ,L1 31例 ,L2 8例。按骨折类型分类 :屈曲压缩骨折 2 7例 ,爆裂型骨折 4 2例 ,屈曲牵张型损伤 3例 ,屈曲旋转型骨折脱位 2例 ,剪力型脱位 2例。按 Frankel神经功能分类 :A级 16例 ,B级 15例 ,C级 2 7例 ,D级 10例 ,E级 8例。从手术时间、术中出血量、复位结果及并发症的发生等方面对 ARRIF的临床效果进行观察。 结果 平均手术时间 1.2 h,术中出血量 2 0 0 ml。术后 76例获 6～ 2 1个月随访 ,平均 15个月。术后神经功能按 Frankel分级 ,有 1级以上改善者如下 :A级 8例 (5 0 % ) ,B级 11例 (73.3% ) ,C级 2 0例 (74 .1% ) ,D级 3例 (30 % ) ;E级 2例神经功能无明显变化。全组术后均无神经功能障碍加重 ,未出现断钉、断杆等并发症。Cobb角术后较术前平均矫正 2 2°,脱位的椎体在矢状面水平位移平均矫正 2 8% ,差异有统计学意义 (P<0 .0 1)。 ?

腰椎峡部裂记忆合金节段内固定器的临床应用

目的 :评价自行研制的腰椎峡部裂记忆合金节段内固定器 (MAIF)的临床疗效。方法 :采用峡部原位植骨记忆合金节段内固定术治疗 2 3例腰椎峡部裂患者 ,术后软腰围固定 3个月 ,2 3例患者均获随访 ,随访时间 6个月～ 4年 ,疗效评定采用Henderson标准。结果 :2 3例患者中 ,疗效为优的患者 19例 ,3例疗效为良 ,1例疗效为一般 ,临床疗效优良率为 95 .6 5 % ;X线片示峡部愈合率为 97.6 5 % ;随访中未发现并发症的发生。结论 :MAIF是一种简便易行、固定可靠、疗效优良的治疗腰椎峡部裂的新方法。

应用有限元法比较3种内固定器械固定不稳定骨盆骨折的效果

目的通过构建完整骨盆的有限元模型,应用有限元法对3种内固定物治疗不稳定型骨盆骨折的疗效进行比较。方法随机选取1名成年健康男性,经CT扫描,层厚1mm,影像资料以医学数字成像和通信格式保存。应用Mimics、Geomagic Studio、SolidWorks、Abaqus等软件建立完整骨盆的三维有限元模型。建立不稳定骨盆骨折的有限元模型,分别置入3种不同的内固定器械,模拟对骶骨施加500N垂直负荷,计算骨盆模型的最大位移值、应力值、应变值及骶骨骨折断端的缝隙移位值,进行比较。结果在500N垂直载荷下,应力经骶骨、两侧骶髂关节、髂骨弓状线至双侧髋臼。通过分析结果可知在500N的载荷下,内固定后的骨盆模型发生应变很小。骨盆模型整体发生的位移依次是骶髂螺钉固定的模型(1.86 mm)、可调式微创接骨板(6.89 mm)、张力带接骨板(9.10mm)。骨盆模型中骶骨骨折缝隙的分离移位值依次是骶髂螺钉固定的模型(1.75mm)、可调式微创接骨板(3.00mm)、张力带接骨板(8.03mm)。结论完整的骨盆是个稳定的力学结构。三维有限元方法证实2枚骶髂螺钉固定骨盆的稳定性大于可调式微创接骨板固定骨盆的稳定性,更大于张力带接骨板固定骨盆的稳定性。

前路ALPS内固定器在胸腰椎爆裂骨折并截瘫治疗中的应用

目的: 讨论脊柱前路手术和前路锁定钢板系统 (AnteriorLockingPlateSystem, ALPS) 治疗胸腰椎爆裂骨折合并截瘫的方法和疗效。方法: 对 35例胸腰椎爆裂骨折合并截瘫的患者行前路手术减压、复位、植骨和ALPS内固定器治疗。结果: 33例获得随访, 大部分患者的神经功能不同程度的恢复, 未见内固定物松动、断裂, 无明显后凸畸形复发。结论: 脊柱前路手术减压充分, 在有椎体间支撑植骨时, ALPS内固定器能提供坚强的固定, 符合生物力学要求。

三种内固定器治疗股骨颈骨折的临床观察及生物力学分析

目的 :对三种内固定器治疗股骨颈骨折的疗效进行临床观察及生物力学分析。方法 :1994- 0 7～ 2 0 0 1- 0 2 ,我院收治股骨颈骨折病人 72例 ,分别采用三刃钉、动力髋钢板 (DHS)、多根空心螺纹钉进行内固定治疗 ,观察其并发症发生率及髋关节功能状况 ,其中 6 7例获得随访 (随访时间 3～ 6 2个月 ,平均 2 8个月 )。结果 :多根空心螺纹钉组并发症最少 ,髋关节功能最佳。结论 :(1)早期良好的复位 ,使用合适的内固定器 ,大多数患者 (约 70 %～ 80 % )可获得满意的结果。 (2 )对股骨颈骨折 ,三根空心螺纹钉的固定较为确实 ,骨折不愈合率及股骨头无菌性坏死率均较低 ,髋关节功能较好。

脊柱内固定器的负面效应及对固定方式的一些思考

脊柱内固定为矫正畸形、稳定脊柱、保护脊髓、促进融合、术后护理和早期康复提供了条件。椎弓根是固定“力核”这一观念导致坚强椎弓根螺钉固定系统的发展和应用,许多学者纷纷探索脊柱内固定从最初的棘突钢板改进为Harrington棒、Luqne棒。

胸腰段脊柱骨折前后路内固定器的临床对比

目的 探讨前、后路内固定器治疗胸腰段脊柱骨折的疗效及并发症。方法 回顾 1997～ 2 0 0 2年我院分别用前路Z 钢板、K钢板及后路Dick、RF、AF、ARRIF等治疗胸腰段脊柱骨折患者共 84例 ,比较其疗效及并发症 ,分析各自的力学特点及适应证。结果 前路固定组 18例椎体平均高度由术前 5 1%恢复至术后 89% ,神经功能平均改善一级以上。后路固定组 66例椎体平均高度由术前 48%恢复至术后 92 % ,神经功能平均改善接近二级。前路固定组有 2例发生8°～ 10°的脊柱侧弯 ,后路固定组有 3例发生断钉 ,有 1例患者发生脱杆。结论 前、后路器械各有其自身的力学特点及手术适应证 ,前路手术适用于椎管前方压迫 >5 0 %的爆裂性骨折 ,陈旧性骨折 ,以及经后路手术后前方压迫未解除、神经功能恢复不满意者 ;后路手术适用于椎管前方压迫 <5 0 %的新鲜骨折。

三种后路脊柱内固定器的生物力学疲劳特性分析

目的探讨3种脊柱后路内固定器的疲劳特性。方法制备L3椎体损伤模型。按临床手术方法分别安装RF、改良Edwards装置(ED)和NSPF内固定器。在SANS材料实验机上,以频率2Hz加载变化(440±165)N对标本进行10万次疲劳试验。观察:3种内固定器失败时的平均循环次数;初始状态和10000次疲劳后各组刚度变化及固定节段下位椎间盘位移变化。结果3种内固定器失败时的平均循环次数为:ED(52700次),RF(73300次),NSPF(70000次);疲劳前ED、RF和NSPF3组间无明显差异;10000次疲劳后RF和NSPF组位移变化明显高于ED组(P<0.05);疲劳前后各组固定节段下位椎间盘位移与完整标本相比无明显变化(P>0.05)。结论RF和NSPF内固定器具有较好的抗疲劳特性;短节段内固定器对固定节段下位椎间盘未见明显影响。