上肢骨干天鹅型记忆接骨器的设计与临床应用

目的 :研制应用于上肢骨干骨折与骨不连内固定的新型记忆合金接骨器。方法 :利用镍钛合金与上肢骨干解剖生理的特性和特征 ,采用光弹、电测及三维有限元法研制天鹅型记忆接骨器 (SMC)。临床应用于锁骨、肱骨、尺桡骨干骨折与骨不连 188例 2 43根 ,平均随访 2 .2 5年。结果 :SMC在轴向多点位抗剪、折、旋 ,持骨力 98.40～ 12 5 .0 5 N;在纵向 ,将 15 2～ 196 N的记忆应力作用于骨断端。骨不连 92例 10 6根 ,平均术后 3.8个月 ,不连处为类骨板样骨替代 ;骨折 93例 134根 ,平均术后2 .6个月骨折处为骨板样愈合。全部病例无感染、无取出本器后再骨折和因本器所致的关节功能障碍。优良率 98.76 %。结论 :SMC多点位轴向持骨、纵向加压 ,是治疗上肢骨干骨折与骨不连新而有效的技术与方法。

天鹅型记忆接骨器治疗肱骨骨折和骨不连的三维有限元分析

目的 :研究天鹅型记忆接骨器 (SMC)治疗骨折和骨不连及其产生的动态记忆应力促进骨愈合的生物力学基础。 方法 :利用计算机仿真三维有限元技术 ,对 SMC固定肱骨的生物力学行为进行模拟 ,接骨器有限元模型共划分了 3 487个单元 ,节点数为 5 397,单元采用 2 0节点四面体三维砖块单元 ;肱骨有限元模型共划分 5 783个单元 ,节点数为 986 3,单元采用 10节点四面体三维单元。结果 :接骨器固定肱骨后其内表面受拉力 ,外表面受压力 ,变形最大的加压部第一结构主应力最大值分别为 2 2 4.5 MPa和 - 34MPa,远小于其极限应力与疲劳极限 ;其维持轴向的动态记忆持骨力为 12 5 .0 5 N,纵向动态记忆加压力 196 N;被固定肱骨应力分布均匀 ,各节点所受应力主要为正应力。结论 :SMC有良好的耐疲劳与重复使用性 ,其固定后产生的动态记忆加压应力场 ,有利于固定肱骨的稳定并促进骨愈合。

天鹅型记忆接骨器治疗肱骨骨折和骨不连的生物力学研究

目的 :研究天鹅型记忆接骨器 (SMC)治疗骨折骨不连的生物力学特征。 方法 :利用电测、二维 (2 D)、三维 (3D)光弹性技术 ,通过贴片、标定电测得到 SMC的载荷 -应变曲线 ,并通过固定新鲜人体肱骨 ,计算 SMC的动态记忆持骨力值 ;通过 2 D光弹性技术计算 SMC鹅颈加压部动态记忆加压力值 ;用精密浇铸法得到肱骨环氧树脂 3D光弹性模型 ,模仿临床使用 ,得到SMC固定下的肱骨模型 3D应力场分布 ,同时利用 L eize偏光显微镜结合三维光弹法 ,计算肱骨模型考察点 3D应力场中的 6个应力分量。 结果 :电测 SMC动态记忆持骨的生物学力值为 110 .35 N。 2 D光弹测得纵向动态记忆加压力为 16 3.88N。 3D光弹测得 SMC的鹅颈 -加压部、鹅体 -接骨板部、鹅翼 -持骨部三部相互协调 ,记忆持骨 ,形成动态 3D立体固定 ,产生全场应力分布。3D应力分离表明 SMC固定后骨折端的应力基本为正应力。结论 :SMC空间立体记忆固定的应力场 ,有利于骨折、骨不连的治疗 。

弓齿形状记忆接骨器记忆生物力学计算及实验研究

目的:探讨弓齿形状记忆接骨器的生物力学特性,为临床应用提供记忆生物力学依据。方法:采用莫尔原理计算弓齿形状记忆接骨器在骨折断面及周围所产生的应力并构建应力场;同时应用实验力学方法对弓齿形状记忆接骨器载荷形变进行测定。结果:生物力学计算求得弓齿形状记忆接骨器受力P和位移δ之间的关系为:P=13.69δ,实验测定发现弓齿形状记忆接骨器的受力与位移之间呈线性关系。结论:在弓齿形状记忆接骨器材料的弹性范围内,弓齿形状记忆接骨器的受力与位移之间呈线性关系,计算结果与测定结果相当一致。

镍钛形状记忆接骨器促进骨折愈合实验研究

目的 :对比镍钛记忆合金接骨器 (Swan likememory compressionconnector,SMC)与加压接骨板 (compressionplate,CP)固定下骨折愈合过程的血管形成 ,探讨SMC内固定下骨折愈合血管形成的特点。方法 :2 5只家犬两侧股骨中段横形截骨 ,左侧以SMC、右侧以CP固定 ,术后 2、4、8周行X线摄片、光镜、电镜观察。结果SMC组骨折部位血管长入时间明显提前 ,血管数量较丰富 ,发育程度优于CP组 ,8周时SMC组即可见完整血管内壁 ,内皮细胞发育成熟。结论 :与CP相比 ,SMC组骨折端血管长入的时间较早 ,数量较为丰富 ,保证骨折愈合所需营养成分的供给 。

天鹅型记忆接骨器内固定对骨折局部转化生长因子β表达的影响

目的 :探讨天鹅型记忆接骨器 (SMC)内固定对骨折愈合过程中 TGF- β表达的影响。 方法 :取新西兰大白兔 35只 ,建立兔双侧肱骨骨折后 SMC和动力加压接骨板 (DCP)内固定模型 ,分别于术后 1、3、7、1 4、2 1、2 8和 5 6 d各处死 5只兔 ,在骨折局部取材 ,应用免疫组化 En Vision法进行标本中 TGF- β定位检测 ,并结合计算机图像分析系统检测骨折局部 TGF- β的阳性染色强度、阳性面积及阳性指数。结果 :SMC和 DCP固定后骨折愈合过程中 ,间充质细胞、成骨细胞、软骨细胞及基质中均有 TGF- β阳性染色。骨折早期 ,两组 TGF- β含量无显著差异 ;术后 7～ 2 8d,SMC组 TGF- β含量明显高于 DCP组 (P<0 .0 5 ,P<0 .0 1 ) ;术后 5 6 d两组间 TGF- β含量无差异。 结论 :在软骨形成阶段和软骨内成骨阶段 ,SMC内固定下骨折端 TGF- β呈高水平表达 ,从而促进骨折愈合 ,与 SMC所产生的持续动态加压应力有关。

天鹅型记忆接骨器对犬股骨骨折愈合的影响

目的 :探讨天鹅型记忆接骨器 (SMC)内固定对骨折愈合的影响及其机制。方法 :2 5条家犬两侧股骨中段横型截骨 ,左侧以 SMC内固定 (SMC组 ) ,右侧以加压接骨钢板 (CP组 )内固定。术后 1、2、4、8、12周行 X线摄片、三点折弯测试、骨组织形态测量观察。 结果 :X线显示在 SMC组术后 4周骨折愈合 ,CP组在 8周 ,SMC组愈合过程中未见明显的外骨痂及骨质疏松。骨折后 4、8、12周 ,SMC组骨痂内新骨生成量、截骨处骨皮质厚度和固定段骨力学强度均高于 CP组 (P<0 .0 5 )。结论 :与CP比较 ,SMC内固定可对骨折起到有效内固定和持续加压作用 ,使骨愈合时间缩短 。

比较加压钢板、髓内钉及天鹅型记忆接骨器对犬股骨骨折愈合的影响

目的 :对比钢板、髓内钉和天鹅型记忆接骨器 (SMC)内固定对于骨折愈合的影响。 方法 :30只成年家犬随机分为SMC与钢板、SMC与髓内钉两个自体对照组 ,每组再分 5、10、2 0、40、80 d共 5个亚组。建立股骨骨折模型 ,并分别进行内固定。术后 5、10、2 0、40、80 d分别处死各亚组动物 ,通过不同时期的大体标本测量 ,骨折区灰度密度积分等方法来研究骨折愈合速度。结果 :髓内钉侧骨痂出现较早 ,量较大 ,骨折线消失较晚 ,骨折区灰度密度积分最高 ;钢板侧骨痂出现较晚 ,量较少 ,骨折线消失最晚 ,骨折区灰度密度积分较低 ;SMC侧基本无骨痂出现 ,骨折线消失最早 ,骨折区灰度密度积分较高。结论 :SMC有利于骨折愈合 ,且骨折愈合质量较高。

天鹅记忆接骨器治疗兔肱骨干骨折

目的观察天鹅记忆接骨器(SMC)治疗动物肱骨干骨折的疗效。方法选用新西兰大白兔30只建立肱骨干骨折模型,一侧用SMC固定,对侧以4孔动力加压接骨板(DCP)作为对照。术后2、4、8、12周拍片观察骨愈合情况。结果术后动物全部成活,前肢负重明显少于后肢。SMC侧骨折端直接由板层骨替代连接,既不出现外骨痂,也无板下皮质骨疏松,对照侧骨折愈合速度慢,且部分骨断端有骨痂生成,所有骨干局部出现骨质疏松。结论兔肱骨干的生物力学特性和解剖形态与人肱骨干非常接近,其骨折内固定模型是研究SMC促进骨折愈合的机制的理想实验工具。

天鹅型记忆接骨器治疗肱骨骨折的生物力学研究

目的阐明天鹅型记忆接骨器(swan-like memory compressive connector,SMC)应用于肱骨骨折治疗的生物力学基础。方法通过轴向拉伸试验、三点弯曲试验、扭转试验三种生物力学测试方法建模,对比分析肱骨中段骨折天鹅型记忆接骨器和8孔钢板治疗的生物力学稳定性。结果轴向拉伸试验得出载荷-应变曲线及拉伸强度,加载1000N时的SMC与钢板固定的强度分别为2.21MPa和2.35MPa,两组之间差异无统计学意义(P>0.05);测定位移与刚度得出载荷-位移曲线及轴向刚度,加载1000N时的SMC与钢板固定的轴向刚度分别为465N/mm和424N/mm,两组之间差异无统计学意义(P>0.05);三点弯曲试验得出弯矩-挠度曲线及弯曲刚度,弯矩在5N·m时SMC固定组与钢板固定组的刚度分别为18.59N·cm/(°)和17.84N·cm/(°),两组之间差异无统计学意义(P>0.05);扭转试验得出扭矩-扭角曲线及扭转刚度,SMC固定组与钢板固定组在最大扭矩下的扭转刚度分别为302.11N·cm/(°)和287.07N·cm/(°),两组之间差异无统计学意义(P>0.05)其固定的稳定性接近钢板组。结论天鹅型记忆接骨器治疗肱骨骨折具有良好的生物力学稳定性。

天鹅记忆接骨器对实验性骨折愈合中皮质骨血供的影响

目的:观察天鹅记忆接骨器(SMC)对实验性骨折愈合局部血供的影响,探讨SMC促进骨愈合的机理。方法:50只新西兰大白兔双侧肱骨干截骨后,随机选取一侧用SMC固定,对侧用4孔动力加压接骨板(DCP)固定。分别在术后3d,2、4、8、12周时,行微血管碳素墨水造影和放射微球法测定,观察两组固定对骨皮质再血管化过程和局部微循环的影响。结果:SMC组血管再生主要来源于髓内侧,皮质骨再血管化速度明显快于DCP组。SMC组从术后2周开始血流量即开始回升,而DCP组从术后4周才开始回升。术后8周以后,SMC组血供已完全恢复正常,而DCP组一直到术后12周,血供仍未达到正常水平(P<0.05)。结论:SMC具有特殊的空间构型和材质特性,不仅能对骨折形成牢固的固定,而且对骨干血供的损伤较轻,有利于皮质骨的再血管化。

镍钛合金天鹅记忆接骨器对成人上肢骨骨折愈合应力遮挡效应的评价

背景：国内外诸多学者致力于研究如何通过内固定材料及设计的改变尽量减少应力遮挡效应,取得了一定的进展。目的：进一步验证镍钛合金天鹅型记忆接骨器固定下的快速高质量的骨愈合,从临床研究角度评价天鹅记忆接骨器的应力遮挡效应。设计、时间及地点：对比观察实验。于2001-03/2003-08在解放军第二军医大学长海医院骨科进行。对象：随机从临床病例中选取采用镍钛形状记忆天鹅接骨器内固定和不锈钢板内固定后骨折完全愈合的上肢骨干骨折患者。天鹅记忆接骨器组20例,男14例,女6例;年龄14-34岁;手术至取出内固定时间（11.2±3.7）个月。不锈钢接骨板组20例,男16例,女4例;年龄16-36岁;手术至取出内固定时间（12.6±4.1）个月。方法：征得患者同意后,在患者行内固定取出时,天鹅记忆接骨器组在鹅体部下和加压枝下取极少量皮质骨;不锈钢板组在钢板下、钢板对侧取极少量皮质骨。进行皮质骨的组织学观察、X射线观察和CT扫描定量。主要观察指标：①光镜下进行骨细胞形态、哈弗氏管等组织学观察。②X射线摄片观察骨折愈合情况。③CT测量骨皮质CT值。结果：①组织学观察：天鹅记忆接骨器组鹅体部下和加压枝下骨皮质中,板层骨结构规整,无明显骨质疏松和吸收;不锈钢接骨板组钢板下骨质疏松、骨质吸收明显,可见含有大小不一吸收腔,哈佛氏管扩大,骨细胞萎缩、骨陷窝增大,而钢板对侧骨质吸收现象轻于板下。②X射线摄片观察：天鹅记忆接骨器组无外骨痂,骨皮质厚度、密度与正常骨质相似;不锈钢接骨板组板下皮质骨吸收变薄,钢板对侧骨皮质厚度与密度多大于板下。③CT扫描定量：组内不同部位比较,天鹅记忆接骨器组中,鹅体部下和加压枝下CT值差异无显著性意义（P〉0.05）;不锈钢接骨板组中,钢板下CT值低于钢板对侧CT值（P〈0.01）;组间比较,不锈钢接骨板组中两部位CT值均低于天鹅记忆接骨器组中两部位CT值（P〈0.05,P〈0.01）。结论：与不锈钢接骨板相比,天鹅记忆接骨器对固定骨段具有较低的应力遮挡效应。

天鹅型记忆接骨器的研制及其对全髋关节置换术后股骨骨折的治疗

目的 :研制一种专用于人工髋关节置换术后股骨骨折治疗的天鹅型记忆接骨器 (SMC)。方法 :依股骨的解剖学及生物力学原理 ,设计了用于人工髋关节置换术后股骨骨折的 SMC。临床应用 3例 ,平均年龄为 6 7岁。 2例为假体远端处股骨骨折 ,1例为假体部股骨粉碎骨折。术后不用外固定 ,作早期功能锻炼。结果 :平均随访 49个月 ,术后 12～ 14周骨折愈合 ,SMC固定可靠。患者扶拐下地行走 2周后弃拐。假体稳定 ,无 X线松动表现。 Harris评分为 92分。 结论 :SMC固定骨折后 ,能够达到抗剪、抗折、抗旋并能持续记忆加压于骨断端 ,促进骨折愈合 。

天鹅型记忆接骨器对骨折愈合影响的超微结构研究

目的 :对比天鹅型记忆接骨器 (SMC)与加压接骨板 (CP)固定下骨折愈合的组织学和细胞超微结构变化 ,探讨 SMC内固定下骨折愈合的特点。方法 :2 5只家犬两侧股骨中段横型截骨 ,左侧以 SMC内固定 ,右侧以 CP固定。术后 1、2、4、8、12周行 X线摄片、光镜、电镜观察。结果 :X线显示 SMC组内固定后 4周 ,骨折初步愈合 ,CP组在 8周骨折愈合 ,SMC组愈合过程中未见明显的外骨痂及骨质疏松。骨折后 2、4周时 ,SMC组骨痂内成骨细胞和成软骨细胞在数量上高于 CP组 ,功能活跃。8周时 SMC组骨折端已出现板样骨替代 ;CP组发生骨性连接 ,板下已出现骨吸收腔和退变相骨细胞。 12周时 SMC侧骨皮质出现部分吸收腔 ,CP组板下骨皮质吸收腔更趋明显。结论 :与 CP相比 ,SMC内固定可使骨折端稳定的同时 ,又可对骨折断端施加主动的、持续的轴向应力刺激 ,有利于促进骨折愈合和骨改建。

天鹅记忆接骨器的二维光弹研究及其临床康复应用(英文)

目的明确天鹅记忆接骨器加压枝的动态记忆加压力值,为术后功能训练提供科学依据,并阐明其临床康复意义。方法应用二维光测弹性力学技术,将天鹅接骨器特有的加压枝的动态记忆应力冻结在环氧树脂板材中,测定天鹅接骨器动态记忆加压肱骨于解剖位的生物力学值。结果天鹅接骨器纵向持续动态加压力为163.88N。结论天鹅接骨器特有的持续加压力,保证了早日去除外固定后可接受早期功能锻炼,促进患肢康复。

天鹅记忆接骨器对实验性骨折愈合时骨桥素和骨连接素mRNA表达的影响

目的:探讨天鹅记忆接骨器对实验性骨折愈合中骨桥素和骨连接素mRNA表达的影响。方法:30只新西兰兔双侧肱骨干横断截骨,随机选一侧以天鹅记忆接骨器内固定作为实验组,对侧以4孔加压钢板固定作为对照组。分别于术后第2、7、14、28、56天时,在骨折间隙取材,行组织学观察及半定量RT-PCR检测骨桥素和骨连接素mRNA的表达。结果:实验组骨折间隙软骨内成骨和编织骨向板层骨的改建均早于对照组;相应地,实验组的骨桥素和骨连接素mRNA分别在术后第14天和28天时达峰值,早于对照组,且其愈合进程也明显提前。结论:天鹅记忆接骨器产生的持续动态压应力可能促进了骨折愈合。

天鹅型记忆接骨器的生物力学因素探讨

介绍天鹅型记忆接骨器治疗四肢长管壮骨骨折的生物力学因素,并与AO钢板作了对比分析。

天鹅记忆接骨器对实验性骨折愈合过程中局部IGF-Ⅰ含量的影响

目的研究天鹅记忆接骨器(SMC)内固定对兔肱骨骨折愈合过程中局部IGF-Ⅰ的含量的影响,探讨SMC对骨折愈合过程的影响。方法随机选择兔一侧肱骨,截骨后SMC固定,为实验组。对侧肱骨同法截骨后,在相应位置用动力加压接骨板DCP固定,为对照组。术后第2、3、4、6、8、12周分别处死动物,以骨折线两侧0.5cm范围内为取材区。分别测定不同时间各组骨标本中IGF-Ⅰ含量。结果实验组骨折局部IGF-Ⅰ含量在术后2w逐渐增高,6w时达到顶峰,8～12wIGF-Ⅰ含量逐渐下降;DCP组骨折局部IGF-Ⅰ含量在术后2w逐渐增高,8w时达到顶峰,12周IGF-Ⅰ含量下降。两组间相比,术后3、4、6周,SMC组骨折局部IGF-Ⅰ含量明显高于DCP组,4周时差异最大。结论SMC较DCP更能促进骨折局部IGF-Ⅰ的分泌,促进骨折愈合。