可塑形跟骨钛钢板的生物力学研究

目的：研究可塑形跟骨钛钢板的生物力学性能及其对跟骨骨折固定的有效性，为临床应用提供理论依据。方法：对钢板各部分及螺钉的生物力学性能进行测定，并运用实验应力分析方法对８具新鲜跟骨骨折模型进行内固定分析。结果：该钢板固定的跟骨骨折其强度与刚度均高于正常足（Ｐ＜０．０５），足以能承载足部所受的力学载荷。结论：可塑形跟骨钛钢板承接能力高，柔性大，固定可靠、贴合，稳定性好，是固定跟骨骨折理想的内固定器械。

三种单纯腰椎椎间融合术加用双侧椎弓根螺钉内固定后生物力学比较的实验研究

目的比较前路椎间融合术(ALIF)、后路椎间融合术(PLIF)、椎间孔入路椎间融合术(TLIF)加用双侧椎弓根螺钉内固定后腰椎即刻稳定性的差异。方法选用15具新鲜小牛腰椎标本,模拟临床建立三种椎间融合术模型,在脊柱三维运动测试机上测试三种模型加用双侧椎弓根螺钉固定前后生物力学特性的变化。结果(1)与正常标本组相比,单纯椎间融合术的ALIF(Ⅰ)组的平均应变和应力明显增加;ALIF(Ⅰ)、PLIF(Ⅰ)、TLIF(Ⅰ)组的平均轴向刚度和水平剪切刚度分别下降28.3%、18.4%、11.5%(P<0.05)和21.6%、17.5%、5.9%(P<0 05);扭矩强度分别依次下降38.6%、49.1%、27.2%(P<0.05)。(2)附加双侧椎弓根螺钉固定后,与单纯椎间融合组的相应术式比较,ALIF(Ⅱ)、PLIF(Ⅱ)、TLIF(Ⅱ)三组的平均应变和应力分别减小了21.4%、12.3%、24.5%(P<0.05)和21.4%,22.3%,24.5%(P<0.05);平均轴向刚度和水平剪切刚度分别增加了87.8%、77.9%、75.9%(P<0.05)和60.6%、68.1%、63.1%(P<0.05);平均扭转强度分别增加了95.1%、110.9%、87.6%(P<0 05)。结论行单纯椎间融合术后,腰椎的稳定性较正常对照组均有明显下降,在加用双侧椎弓根螺钉内固定后能有效地提高其稳定性能。在三种椎间融合术中,TLIF的腰椎即刻稳定性能最优。

三枚双头空心加压钉(DECS)治疗股骨颈骨折的生物力学研究与临床应用

目的 :探讨治疗体骨颈骨折采用三枚双头空心加压钉的生物力学原理和临床应用。方法 :采用 8具尸股骨股骨颈骨折用三枚双头空心加压钉固定 ,并比较三种不同器械的生物力学特性。结果 :生物力学试验和临床应用表明 ,该术式不仅使股骨颈在抗压、抗弯和抗扭等生物力学性能上特别优越 ,而且使骨折断端嵌插紧密 ,能加速骨折愈合 ,应力遮挡少。病人能早期下床活动和减少并发症。结论 :三枚双头空心加压螺纹钉内固定比其它内固定更具有生物力学优势 ,是一种理想的内固定术式。

可调式跟骨外固定器生物力学研究

目的 探讨跟骨骨折采用可调式跟骨外固定器 (CFEFD)治疗时的生物力学功能的有效性 ,为临床手术提供可靠的科学依据。方法 采用 7具新鲜的成人下肢足部标本进行实验应力分析 ,建立实验力学模型 ,测量正常人足跟骨和跟骨骨折外固定后的生物力学特性 ,进行对照比较。结果 跟骨骨折采用CFEFD固定后跟骨的生物力学特性、承载能力、跟骨的应力、足弓的位移等与正常足无显著差异 (P >0 .0 5 ) ,该器械的强刚度等达到了设计要求。结论 可调式跟骨骨折外固定器在治疗跟骨骨折上能满足足部生物力学要求 ,不但强度大、承载能力高、稳定性好 ,而且安全可靠、操作简便 。

下胫腓联合分离内固定术式的生物力学研究

目的 探讨下胫腓联合分离采用新型内固定术式———下胫腓钩板固定器 (Hook -platefixation ,HPF)的生物力学特性 ,与螺钉、钢板和带钩固定器三种内固定方式比较 ,为临床提供科学依据。方法 采用新鲜成人尸体足标本 6具 ,运用生物力学实验应力分析方法和压敏片技术 ,测量不同内固定术式的远端胫腓骨强度、应变、负重面积、接触应力和足弓承载能力及踝关节稳定性的变化。结果 新型下胫腓钩板固定器内固定术式无论在胫腓骨强度和刚度、负重面积、接触压力、足弓的变形、移位强度和刚度、承载能力以及踝关节的稳定性方面均优于其它三种内固定术式 ,具有显著性差异 (P <0 .0 1)。结论 实验结果表明 ,采用下胫腓钩板固定器 (HPF) ,既有利于提高生物力学性能 ,又有利于改善踝关节的稳定性 ,与传统手术方式相比可减少一次手术 ,避免了断钉等并发症 ,且能有效地提高足部承载能力 。

股骨转子间骨折双头自动加压新型外固定支架固定的生物力学研究

目的:从生物力学角度探讨双头自动加压新型外固定支架的力学特性。方法:将15具新鲜湿润股骨头标本,分试验组5具和对照组10具(动力髋螺钉DHS和传统外固定支架各5具)。在试验时实行等级加载,0～1800N,加载速度1.4mn/min,分别测量股骨转子间骨折固定后的强度和刚度、扭转力学性能和股骨的极限承载能力,以比较不同器械的优劣。结果:试验组在股骨转子间固定后的强度和刚度,股骨的扭转力学性能以及极限承载能力均优于DHS和传统外固定支架(P<0.05)。结论:双头自动加压新型外固定支架嵌后比较紧密,无滑动,能有效地防止髋内翻畸形的发生。

不稳定骨盆骨折内固定的生物力学研究及临床应用

目的分析不稳定骨盆骨折各内固定之优劣,从而为临床手术提供可靠的理论依据。方法选取18具新鲜湿润固定骨盆标本,模拟五种不同内固定方法来治疗不稳定骨盆骨折,测得骨盆各部位的力学指标变化,再结合本院近10年来临床47例不稳定骨盆骨折的内固定治疗的分析。结果采用π棒及T形钢板内固定,在强度、刚度与稳定性方面比其它方法更具有优势,两两比较呈显著性差异(P<0.01)。结论π棒及T形钢板在治疗不稳定骨盆骨折方面具有明显优势。

自动开叉交锁加压髓内钉内固定的生物力学特性的研究

目的:比较股骨干不稳定骨折采用新型交锁加压髓内钉(NLN)和自动开叉交锁加压髓内钉(ALN)内固定的生物力学性能,为临床提供科学依据。方法:采用8具新鲜尸体股骨,以两种不同器械固定,并与常用梅花钉、GK钉进行对照比较,用实验应力分析方法分析它们在生物力学性能上的优劣。结果:自动开叉交锁加压髓内钉力学性能明显优于对照组(P<0.05)。结论:自动开叉交锁加压髓内钉内固定生物力学性能优越,应力遮挡小,明显优于其它髓内钉。

新型微创肱骨前置解剖锁定钢板固定肱骨干中下段骨折的生物力学研究

目的验证自行研制的新型前置肱骨中下段解剖锁定钢板(以下简称新型钢板)的力学特性,为改进设计以及临床应用提供理论依据。方法采集20例防腐肱骨标本,进行肱骨中下段骨折钢板构件的生物力学测试,比较新型钢板(A组)与4.5 mm有限接触动力加压钢板(limited contact dynamic compression plate,LC-DCP)(B组)在压缩、弯曲(正向、侧向)和扭转载荷下的生物力学性能。结果新型钢板固定肱骨中下段骨折在4种不同载荷下的刚度、强度和应力遮挡的结果均优于4.5 mm LC-DCP,具有显著性差异(P<0.05)。结论新型钢板能够满足肱骨干中下段骨折固定术后早期功能锻炼需要,具有较大临床应用价值。

髋臼后壁骨折内固定稳定性的生物力学研究

目的 研究髋臼后壁骨折后不同内固定方法的固定强度 ,以确定最理想的内固定方法。方法 左右配对的18具髋关节标本随机分成三组 ,在髋臼后外缘与坐骨大切迹间的中点截骨 ,建立髋臼后壁大块骨折模型。用临床常用的两枚皮质骨螺钉 (CS)、髋臼重建钢板 (RP)以及重建钢板 +两枚皮质骨螺钉 (RP +CS)三种内固定方法分别固定每一组骨折 ,然后屈髋 90°对模型分别进行生物力学测试 ,测量各组骨折块的分离位移以及分离 3mm时的载荷 ,以比较每一种内固定方法的固定强度。结果 载荷下 ,髋臼骨折块的分离位移随载荷的增加而增大 ,统计显示CS组与RP、RP +CS组间差别具有显著意义 (P <0 .0 1) ,而RP组与CS +RP组之间差别无意义 (P >0 .0 5 )。结论 髋臼后壁骨折内固定以RP较为理想 ,单纯CS力量不足以维持骨折块的稳定 ,而在RP之外再加两枚CS并不能增加内固定强度 。

骨盆骨折π棒双重固定效应的生物力学研究

目的通过应力及应力遮挡的测定探讨π棒对骨盆骨折的动静力固定作用。方法甲醛固定新鲜成人骨盆标本12具,右侧骶髂关节和耻骨上下支截断,骶髂关节处分别以π棒和骶髂螺钉内固定。测量中立位下生理载荷时骨盆不同内固定的应力、应变和位移;测量骨盆骨折π棒固定后不同运动状态下(中立位、后伸、前屈、健侧屈)生理载荷时腰椎和骨盆上的应力值与应力遮挡率。结果π棒和骶髂螺钉固定的应变平均为68με和113με(P<0.05)。π棒固定时,中立位和后伸时,应力遮挡率较大(η=31.80%和33.35%),应力大部分从π棒传导,适用于骨折早期;而前屈及健侧屈时,腰椎应力遮挡率明显减小(η=22.23%及η=23.07%),应力主要从腰椎及骨盆传导。结论本实验表明π棒固定骨盆骨折通过腰部的不同姿势活动即可自动从坚强静力固定转为动力固定,具有双重固定的生物力学效应。

生脉成骨胶囊治疗股骨头坏死后股骨生物力学特性研究

目的：探讨生脉成骨胶囊治疗股骨头坏死后的股骨生物力学特性，评判药物的有效性，为临床提供科学依据。方法：采用２０只成年大白兔股骨分为模型组、治疗组与正常组进行生物力学实验应力分析，对股骨的强度、刚度进行系统检测。结果：（１）激素诱导的兔股骨头坏死模型组其股骨的强度和刚度明显下降，低于正常组和治疗组（Ｐ＜０．０５）。（２）生脉成骨胶囊治疗的兔股骨其强度和刚度明显高于正常组和模型组（Ｐ＜０．０５）；（３）生脉成骨胶囊对股骨头坏死治疗具有重要作用，能改善血运，促进愈合，加速骨化过程。结论：生脉成骨胶囊对股骨头坏死治疗在改善血运，促进坏死骨修复，恢复股骨头的力学性能上有积极的影响，十分安全有效。

记忆合金三维内固定系统治疗髋臼骨折的生物力学研究

目的阐明按髋臼解剖学特点与镍钛合金的特性而设计的髋臼三维记忆内固定系统(acetabulartridimentionalmemoryalloyfixationsystem,ATMS)应用于髋臼骨折治疗的生物力学基础。方法从稳定性及头臼对应解剖与应力分布两个方面进行研究。6具成人新鲜骨盆股骨标本左右侧两两对应分为实验组与对照组,造成髋臼骨折模型后,实验组与对照组将骨折块复位,直视下分别用ATMS及重建钢板与螺钉紧密固定。制作可多向调节的万能旋转加载夹具,按前屈、后伸、直立三种状态从100N至500N进行加载,比较两组在经度及纬度方向的位移,分析髋臼骨折ATMS固定的稳定性;在直立位状态加载至500N,利用压敏片计算髋关节在前屈、后伸、直立三种状态下两组头臼接触面积及接触应力,分析髋臼骨折ATMS固定后头臼之间的解剖关系与应力分布状态。结果实验组与对照组在不同载荷、不同髋关节状态下测得的数据无显著的统计学差异。结论ATMS应用于髋臼骨折固定具有良好的稳定性、头臼对应解剖关系与应力分布状态。

胫骨远端解剖钢板和改进型交锁髓内钉内固定生物力学研究

目的通过对胫骨远端骨折改进型交锁髓内钉和解剖钢板内固定的生物力学研究,为临床应用提供科学依据。方法尸胫骨6具,固定后通过胫骨骨折内固定的轴向压缩试验,三点弯曲试验,扭转力学性能试验来进行两种固定方法的生物力学研究。结果改进型交锁髓内钉与解剖钢板在骨折固定上有优势,尤其在应力遮挡保护率方面有较大的优势。结论髓内钉设计合理,操作简单,固定确实,手术创伤小,并发症少,是治疗胫骨远端骨折的理想内固定物之一。

模拟肿瘤对颈胸段脊柱不同部位破坏后的生物力学研究

目的:评价颈胸段脊柱T1在模拟溶骨性肿瘤不同部位(肋椎关节、椎弓根和关节突)的破坏情况下的生物力学特性,从而为采取预防性稳定手术提供理论依据,减少脊柱不稳发生神经损害的可能性,指导临床工作。方法:取6具新鲜冷藏人体尸体脊柱标本(C7-T2),测量胸椎在不同部位损伤后对脊柱稳定性的影响。按照不同的破坏部位分别为正常标本组(IS),椎体破坏(30%椎体面积破坏,下同)+椎体后壁破坏(VB+PW),椎体破坏+肋椎关节破坏(VB+CVJ),椎体破坏+椎弓根破坏(VB+P),椎体+肋椎关节+椎弓根破坏(VB+CVJ+P),椎体+肋椎关节+椎弓根+关节突破坏(VB+CVJ+P+FJ)。结果:椎体按照不同的部位破坏后,其屈服载荷按照完整标本、VB+PW、VB+CVJ、VB+P、VB+CVJ+P和VB+CVJ+P+FJ依次分别为(3549±254)、(3043±204)、(2680±164)、(2440±146)、(2168±110)和(1734±74)N,依次比正常标本下降了14·2%、24·5%、32·8%、40·0%和52·8%。结论:椎体和椎弓根同时破坏比单纯椎体破坏更加不稳,此时如有关节突关节破坏,后方承受载荷的结构如关节突关节将不能从后方支持椎体,发生椎体塌陷的危险性更高,可考虑采取预防性稳定手术。

经椎间孔椎间融合术腰椎即刻稳定性的生物力学研究

目的应用生物力学应力方法研究经椎间孔椎间融合术(TLIF)后及附加单侧和双侧椎弓根螺钉后腰椎的即刻稳定性。方法选用5具新鲜小牛标本,模拟临床行TLIF,在脊柱三维运动测试机上测试其生物力学指标。结果①行单纯TLIF后,小牛腰椎应变值、应力值的变化差异不显著。而轴向刚度值、剪切刚度值和扭转强度分别比完整标本减小了11．6%、5．9%、27．3%(p＜0．05)。②附加单侧椎弓根螺钉后,其应变值和应力值与正常组比较明显下降了7．0%、8．7%；轴向刚度值、剪切刚度值和扭转强度分别增强了20．0%、24．0%、16．2%。③附加双侧椎弓根螺钉后,其应变值和应力值与正常组比较分别下降了22．0%、22．0%；轴向刚度值、剪切刚度值和扭转强度分别增强了55．5%、53．4%、36．5%。结论①单纯TLIF后,腰椎的初始稳定性不足。②附加单侧和双侧椎弓根螺钉固定能明显增加腰椎的初始稳定性。

椎弓根螺钉固定结合硫酸钙椎体成形术治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学研究

目的探讨椎弓根螺钉固定结合硫酸钙椎体成形术治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学性能。方法15具新鲜雄性小牛胸腰椎标本制成T11～L1脊柱功能单位,随机分为正常完整标本组(A组)、后路经椎弓根螺钉内固定组(B组)、椎弓根螺钉内固定结合硫酸钙椎体成形术组(C组)。3组标本在万能材料试验机上测试其生物力学性能,试验数据进行统计学处理,并进行组间比较。结果C组的椎体和椎间盘平均应变比B组低14%和12%,比A组低21%和13%;C组位移分别比B、A组减少25%和37%。胸腰椎椎体和椎间盘的强度:C组比B组高14%和24%,比A组高13%和20%;C组胸腰椎刚度比B、A分别高44%和53%。胸腰椎最大抗扭强度:C组分别比B、A组高18%和30%,扭转刚度C组分别比B、A组高30%和46%。以上数据经统计学处理,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论椎弓根螺钉固定结合硫酸钙椎体成形术治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学性能是优越的,不但强度、刚度大,而且术后的胸腰椎体稳定,有利于减轻内植物的应力负荷,进而降低螺钉的松动、折断发生率及术后椎体高度的丢失。

颈前路Uniplate与Orion钢板单间隙固定生物力学研究

[目的]比较颈前路单椎间隙减压植骨融合Uniplate与Orion钢板固定的稳定性,为临床提供生物力学依据。[方法]采用6具小牛颈椎标本,依次进行3组实验。测定正常颈椎C4、5活动范围(ROM)作为对照,制成C4、5椎间盘切除、植骨、Orion、Uniplate钢板固定模型,依次测试相应的ROM,转化为稳定指数(Sf)。[结果]Uniplate钢板组Sf与正常比,前屈时Sf增加21%,差异有显著性(P<0.05);后伸、旋转时比正常增大11%、1%,侧屈时比正常减少9%,差异无显著性(P>0.05)。Uniplate钢板组Sf与Orion钢板组比近似,甚至增加,差异无显著性(P>0.05)。[结论]Uniplate钢板固定颈前路单椎间减压植骨融合稳定性较好,且临床操作简便。

火炬椎弓根内固定器械的研制及临床生物力学研究

目的:后路短节段椎弓根内固定器械治疗胸腰椎骨折及腰椎滑脱安全且有效,介绍自行研制的火炬内固定器械及在胸腰椎骨折及腰椎滑脱中的生物力学测试。方法:通过器械生物力学测试,临床治疗14例患者(骨折10例、滑脱4例),对复位及固定效果进行观察。结果:术后胸腰椎骨折均满意复位,腰椎滑脱中3例退行性滑脱未完全复位,1例崩裂性滑脱复位满意,随访均无高度丢失、断钉、松动、椎体滑移加重等并发症。结论:该器械结构简单、操作简便,固定坚强、稳定,但对腰椎滑脱的治疗有一定局限性,其分离复位间距的适当量化对评价手术效果有一定的指导意义。

颈椎融合内固定对相邻节段椎间盘及椎间关节压力影响的生物力学研究

目的探讨颈椎间植骨内固定相邻节段退变的生物力学机制。方法5具成人尸体颈椎(C2-T1)标本用于试验。固定T1,施加作用力于C2,测量A、B、C、D各组在前屈、后伸2种状态下相邻节段(C3～4、C6～7)椎间盘、椎间关节应力。结果各组相邻节段椎间盘、椎间关节应力随固定强度增加而增加,即D组>C组>B组>A组,其中C、D两组与A组相比应力增加明显,差异有显著性意义(P<0.05),且C3～4间隙C组与B组、D组与C组相比差异均有显著性意义(P<0.05)。结论颈椎间植骨内固定后增加相邻节段椎间盘、椎间关节应力;相邻上节段的影响较下节段大;固定强度越大影响越大。