螺钉数量对钢板螺钉内固定结构载荷的生物力学影响

背景:根据目前生物力学内固定要求的提出,课题根据临床中部分骨折区域或者多段骨折处无法固定螺钉的实际情况,探讨部分钢板的螺钉孔不固定螺钉后对钢板螺钉内固定结构的稳定性。目的:观察螺钉数量对钢板螺钉结构稳定性的影响。设计、时间及地点:随机分组设计,对比观察,于2007-03/2008-05在南昌大学医学院和南昌航空航天大学完成。材料:24个新鲜尸体股骨标本,由南昌大学医学院解剖实验室提供。钛合金动力加压钢板24块,为康辉医疗器械有限公司产品。方法:每个股骨模拟横断骨折,一块12孔的动力加压钢板对称性固定,每块钢板贴3个(分别编号ε1,ε2,ε3)应变计与钢板长轴平行。24个股骨骨折标本随机分为4组,每组6个标本。按下列分组连续进行测试:A组:1-2-6(1-2-6表示螺钉位置);B组:1-2-3-6;C组:1-2-3-4-6;D组:1-2-3-4-5-6。主要观察指标:在材料实验机上分别进行平行矢状面方向的三点折弯实验,观察应力为200,400N时各组钢板的应变、挠度;随后进行扭转实验,观测股骨的扭转角度为1.428°,2.142°时各组钢板的应变变化。结果:①在三点折弯实验中,A组中骨折端的平均应变最大,D组中骨折端的平均应变最小。A组和C组,A组和D组,B组和D组之间钢板的平均应变差异均有显著性意义(P<0.05),其余各组之间差异均无显著性意义(P>0.05)。在200N和400N的压应力作用下,A、B、C、D各组间挠度变化值两两相比,差异均有显著性意义(P<0.05)。与200N压应力作用相比,400N压应力作用挠度变化更大(P<0.05)。②扭转角度在2.142°内,各组样本在钢板中央应变差异均有显著性意义(P<0.05)。其中B组钢板应变最低,D组钢板应变最高,在钢板中央的应变与扭转角度呈正相关。结论:螺钉数量对钢板螺钉内固定结构系统的稳定性有显著性影响,较少固定螺钉的数量,增加了钢板螺钉内固定结构的弹性形变能力。

螺钉位置和数量对内固定结构载荷的影响

目的:探讨螺钉位置和数量对骨与钢板螺钉内固定结构系统稳定性的影响和生物力学特性。方法:取24个新鲜尸体股骨。样本随机分成4小组,每个股骨模拟横断骨折,一块12孔动力加压钢板在骨折两端对称性固定,试验时按以下分组连续进行:(1)螺钉位置组:A组:1-2-6;B组:1-3-6;C组:1-4-6;D组:1-5-6;(2)螺钉数量组:A组:1-2-6;B组:1-2-3-6;C组:1-2-3-4-6;D组:1-2-3-4-5-6;在材料实验机上分别进行平行股骨矢状面方向的三点折弯实验,随后行扭转实验。结果:螺钉位置组:在三点折弯实验中,D组中骨折端的平均应变最大,A组中骨折端平均应变最小。A组中骨折端平均应变与C、D组以及B组与C、D组差异有显著性(P<0.05)。在抗扭转实验中,各组间平均应变差异无显著性(P>0.05)。螺钉数量组:在三点折弯实验中,A组中骨折端平均应变最大,D组中骨折端平均应变最小。A组骨折端的平均应变与C、D组差异有显著性(P<0.05);B组中骨折端的平均应变与D组差异有显著性(P<0.05)。在扭转试验中,在2.142°扭转角度内B组样本受载后应变最小,与其余各组刚度比较差异无显著性(P>0.05)。结论:在三点折弯实验中,不同的螺钉位置对钢板螺钉内固定结构系统(简称系统)的稳定性有显著的影响,其中螺钉位置靠近骨折端固定对系统稳定性影响最小,靠远端固定影响最大;螺钉数量对系统稳定性有显著影响,螺钉数量达到一定的情况下,增加螺钉数量并不增加结构的刚度。在抗扭转实验中,不同螺钉位置对系统的稳定性无显著影响,而不同的螺钉数量对系统稳定性有显著影响。

钢板长度对钢板螺钉内固定结构刚度的影响

背景:目前在骨折内固定过程中,一定螺钉数量及分布的情况下,不同钢板长度研究甚少,钢板过短,固定不牢,常导致内固定失败。目的:通过垂直于钢板表面长轴方向的三点折弯实验,测试相同螺钉数量及分布情况下不同钢板长度的内固定应力变化。方法:选取成人尸体胫骨标本30根,分成6组,每组5根,制成中段横行无缺损骨折模型,每组分别用四孔、六孔、八孔、十孔、十二孔、十四孔胫骨不锈钢有限接触动力加压钢板进行对称性固定,于钢板靠近骨折端最近两个螺孔及距离骨折端最远的两个螺孔固定螺钉,每组分别编号为A、B、C、D、E、F组。结果与结论:在三点折弯实验中,A组中骨折端的平均应变最大,D组中骨折端的平均应变最小。A组中骨折端的平均应变与B、C、D、E、F组差异均有显著性意义(P<0.05);B组与C、D、E、F组平均应变差异有显著性意义(P<0.05),C组与D、E组平均应变差异有显著性意义(P<0.05),F组与D组平均应变差异有显著性意义(P<0.05)。提示在三点折弯实验中,相同螺钉数量及分布情况下,钢板长度对钢板螺钉内固定结构系统的稳定性有明显影响。八孔及更长的钢板内固定有更好的弹性形变能力及稳定性。

螺钉数量对动力加压钢板应变和弯曲刚度的影响

目的研究体外模拟横断骨折模型中螺钉数量对动力加压钢板(DCP)应变和弯曲刚度的影响。方法30根用C620车床加工成长320 mm、Φ24 mm栗木条随机分为A、B、C、D、E 5组,每组6条。各组栗木条模拟中央横断骨折,一块十二孔的DCP对称性固定,3个应变片沿钢板表面纵行黏贴。螺钉固定位置:A组固定1-6;B组固定1-2-6;C组固定1-2-3-6;D组固定1-2-3-4-6;E组固定1-2-3-4-5-6。各组分别在微机控制电子万能实验机上进行载荷来自钢板同侧垂直于钢板平面长轴方向的三点折弯实验。结果B、C、D、E 4组50、100、150、200 N第1、3应变片的应变值与A组比较差异均无统计学意义(均P>0.05),而第2应变片的应变值与A组比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。弯矩下的弯曲刚度:A组(978.0±43.5)N.cm/度,B组(987.0±33.2)N.cm/度,C组(990.0±51.7)N.cm/度,D组(995.0±61.2)N.cm/度,E组(995.0±43.1)N.cm/度,各组间比较差异均无统计学意义(均P(0.05)。B、C、D、E 4组100、1502、00 N钢板表面平均应变值均小于A组(均P<0.05),B、C、D 3组100、150、200 N钢板表面平均应变值与E组比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。结论在模拟单纯横断骨折的模型中行三点折弯测试,固定DCP长度及其工作长度,螺钉数量对DCP中央应变及弯曲刚度无明显影响,而对称性减少螺钉数量,DCP平均应变可能增加。