新型骨水泥螺钉系统与常用方式固定迟发性椎体骨折后骨坏死模型的生物力学比较

背景:椎体后凸成形和椎体成形为创伤后椎体迟发性骨坏死(Kummell病)的主要治疗方式,但存在易于出现术中或者术后骨水泥松动移位的风险。针对此并发症,作者所在团队设计出一种新型骨水泥螺钉系统。目的:探讨新型骨水泥螺钉系统在创伤后椎体迟发性骨坏死中的应用价值。方法:采用15具60岁以上新鲜成年女性尸体胸腰椎标本,无骨折、畸形,均合并骨质疏松,获取T_(12)-L_(2)节段,建立L1节段创伤后椎体迟发性骨坏死模型,分5组修复,A组:椎体成形;B组:椎体成形联合单侧椎弓根成形模型;C组:椎体成形联合双侧椎弓根成形模型;D组:单侧新型骨水泥螺钉联合椎体成形模型;E组:双侧新型骨水泥螺钉联合椎体成形模型,每组3具标本。在六轴脊柱运动试验机上测量各模型前屈、后伸、左右侧屈以及左右旋转6个方向的三维运动力学特征。结果与结论:①5种模型骨水泥填充良好,未见骨水泥渗漏和骨水泥移位情况;②在前屈、后伸、左右侧屈情况下,D、E组模型的骨水泥稳定性均优于其他3组模型(P<0.05),且在前屈状态下新型骨水泥螺钉系统填充的骨水泥具有最好的生物力学稳定性,其次是后伸状态;在左、右旋转情况下,5组模型的骨水泥稳定性相比差异无显著性意义(P>0.05);D、E组模型6个运动方向上的骨水泥稳定性比较差异均无显著性意义(P>0.05);③结果提示,对于创伤后椎体迟发性骨坏死,该新型骨水泥螺钉系统具有优于目前常用治疗方式的生物力学稳定性,且无论单侧还是双侧置钉都具有较好的效果。

基于选区激光熔化的Ti-6Al-4V钛合金节点增强型点阵结构及其力学行为

以Ti-6Al-4V钛合金粉末为原材料,采用选区激光熔化技术制备了常规和节点增强型体心四方点阵结构。研究了两种点阵结构的形貌、微观结构及力学性能。并探究了常规热处理对节点增强型点阵结构微观结构及力学性能的影响。结果表明,在节点处提高制备激光功率后该处直径增大,节点处表面粗糙度及孔隙率值均增大,整体结构相对密度提高24.8%,节点处初生β晶发生了等轴化。增强后的点阵结构失效由贯穿整体的斜60°瞬间坍塌模式转变为逐层沉降式坍塌模式,比弹性模量增加了112%,比抗压强度增加了52%,30%应变时的比吸能提升了88%,整体力学性能有了显著提升。热处理后节点增强型点阵结构抗压强度下降,但能量吸收能力得到了提高。

新型骨水泥螺钉系统固定迟发性椎体骨折后骨坏死模型的生物力学评估

背景:创伤后椎体迟发性骨坏死(Kummell病)是一种特殊类型的骨质疏松性椎体骨折,于1891年被德国医生KUMMELL首次报道。目前使用骨水泥填充治疗后有较大概率会出现骨水泥松动移位等术后并发症。目的:采用生物力学分析方法探讨新型骨水泥螺钉联合椎体成形术治疗胸腰椎创伤致椎体迟发性骨坏死的效果。方法:获取30具羊脊柱标本,通过CT扫描检查保证所取标本没有椎体畸形。取T12-L2节段,在其L1节段制作创伤后椎体迟发性骨坏死椎体内裂隙模型,并对椎体内裂隙进行骨水泥强化治疗,随后按骨水泥填充方式的不同将标本随机分成单纯椎体成形术组、椎体成形术联合单侧椎弓根成形术组、椎体成形术联合双侧椎弓根成形术组、单侧新型骨水泥螺钉联合椎体成形术组、双侧新型骨水泥螺钉联合椎体成形术组(三维稳定性生物力学实验、最大轴向压力实验各5组)。所有标本术后均进行CT检查,判断螺钉位置是否理想以及椎体有无其他损伤情况,采用三维稳定性生物力学实验检测各组标本在前屈、后伸、左屈、右屈及左右轴向旋转6种运动状态下的骨水泥活动度,采用最大轴向压力实验检测骨水泥在受压时所能承受至出现骨水泥移位时的最大轴向压力。结果与结论:①所有标本术后影像学检查显示螺钉位置正常,未见新型骨水泥螺钉刺入椎管、稳定性欠佳等不良现象;②单、双侧新型骨水泥螺钉联合椎体成形术组在前屈、后伸、左屈和右屈运动状态下的骨水泥活动度均最小,具有更好的生物力学稳定性,这两组与其余3组相比较,差异有显著性意义(P<0.05),而此两组间的骨水泥活动度无显著差异(P>0.05),这提示单、双侧新型骨水泥螺钉均能达到相似的骨水泥稳定效果;③单、双侧新型骨水泥螺钉联合椎体成形术组具有较好的骨水泥受压能力,其骨水泥能够承受更大的轴向压力,具有更好的骨水泥稳定性,这两组与其余3组相比较,差异有显著性意义(P<0.05);双侧新型骨水泥螺钉联合椎体成形术组在垂直受力情况下所能承受压力最大,其次是单侧新型骨水泥螺钉联合椎体成形术组;④上述结果表明,新型骨水泥螺钉在胸腰椎创伤后椎体迟发性骨坏死治疗中能起到增加骨水泥稳定性及避免骨水泥松动移位的作用。

热处理工艺对Ti-6Al-4V钛合金点阵结构显微组织和性能的影响

采用选区激光熔化技术制备了Ti-6Al-4V钛合金点阵结构,并进行了700℃、800℃和900℃保温2h炉冷的热处理。检测了点阵结构的表面形态、微观结构和压缩性能,并与制备态点阵结构作了比较。结果表明:Ti-6Al-4V点阵结构具有较高的表面粗糙度,其组织由细小的针状α′马氏体和初生柱状β相组成;热处理后,α′马氏体分解为α+β混合片层组织,且加热温度越高α′马氏体分解越完全,α相粗化越明显;不同热处理工艺后的点阵结构具有相似的压缩变形过程,原始态点阵结构塑性的差异导致了45°角坍塌带形成时压缩应变水平的不同;热处理后点阵结构的弹性模量和强度下降,但能吸收更多的能量。经900℃×2h炉冷的Ti-6Al-4V钛合金点阵结构更适合制作汽车吸能盒。

一种同步适稳颈椎融合系统设计与分析

二十世纪八九十年代,螺纹型融合器问世,通过不断实验与论证,证明融合器本身无法独立维持脊柱的高度与强度,需要同时配合内固定系统才能联合使用。基于理想的颈椎融合模型金标准理念,我们设计出了新型同步适稳颈椎融合系统,重建了椎体前方张力带,维持正常的生理曲度稳定。低切迹设计最大程度避免出现术后异物感或吞咽困难。小切口理念适宜微创手术并保证了准确的定位和安装,降低植入失败可能性。通过结构自由度分析与强度有限元分析,证明了该新产品的设计合理性与强度稳定性。

椎间融合器加工工艺改进

本文主要介绍医疗器械中的椎间融合器制造工艺改进、工艺创新等,通过实践和改进,产品制造技术和制造水平都取得了较大提升。