磷酸钙骨水泥的显影性及生物力学实验研究

目的:探讨适用于经皮椎体成形术的磷酸钙骨水泥(calciumphosphatecement,CPC)与显影剂混合物比例及其生物力学性能。方法:根据加入显影剂比例不同分为4组,A组为单纯CPC,B组为CPC+10%质量百分比(wt)碘必乐,C组为CPC+20%wt碘必乐,D组为CPC+30%wt碘必乐。各组分别制成直径0.5cm、高2.5cm的圆柱体,测定各组的可注射时间、显影效果和力学特性,根据测试结果选择合适比例的混合物进行尸体椎体实验,测定椎体修复前后的强度和刚度。结果:在X线下显影的灰度值A组为2163.6±64.6,B组为1541±97.3,C组为1467.3±68.1,D组为1159.8±146.3;A组与另3组比较P<0.05,B组与C组比较P>0.05,B组与D组比较P<0.05,C组与D组比较P<0.05。可注射时间分别为5.5、23、45和67min;抗压强度分别为8.28±4.17、3.64±0.31、2.28±0.25和0.99±0.14mPa,各组间比较有显著性差异(P<0.05)。以CPC+10%wt碘必乐对尸体的压缩骨折椎体行椎体成形术,椎体修复前后的强度分别为631.99±236.62N和940.77±336.54N,椎体修复前后的刚度分别为119.230±44.882N/mm和157.32±37.37N/mm,注射前后比较均有显著性差异(P<0.05)。结论:加入10%wt碘必乐的CPC具有较好的显影性、足够的可注射时间和良好的力学特性,是经皮椎体成形术(PVP)可供选用的填充材料。

仙珍骨宝对实验性骨质疏松大鼠的骨密度和生物力学影响

目的 探讨仙珍骨宝对糖皮质激素 (GC)所致大鼠骨骼的骨密度和生物力学影响。方法 采用 3月龄雄性 SD大鼠 2 8只 ,随机分为基础对照组、年龄对照组、激素模型组和仙珍骨宝治疗组。后 2组均灌喂醋酸泼尼松 4.5 mg/kg,2次 /w;而仙珍骨宝治疗组同时灌喂仙珍骨宝胶囊(5ml/kg· d- 1 )。 3个月后取股骨和 L5椎体行骨密度测定和股骨的力学性能检测。结果 激素模型组股骨和腰椎的骨密度与年龄对照组比较 ,均出现显著下降 ;股骨干除三点弯曲试验所承受的载荷明显减少 1 7.1 % (P<0 .0 5)外 ,其余的力学参数都有减少的趋势。应用仙珍骨宝治疗后能防止 GC所致的骨密度和力学性能下降。结论 长期使用 GC会使大鼠股骨和腰椎的骨密度和力学性能下降 ,应用仙珍骨宝能扭转类固醇性骨密度和力学性能下降。

钛质网笼内植物加前路带锁钢板对颈椎稳定性的生物力学评价

目的 :评价颈椎在植入颈椎钛质网笼内植物和植入钛质网笼内植物辅助AO前路带锁钢板内固定两者的生物力学稳定性。方法 :测量 6例新鲜人颈椎骨骼韧带标本 (C2～T1)在正常、C5椎体次全切除减压后植钛质网笼内植物、植钛质网笼内植物后辅助AO前路带锁钢板内固定三种工况下C4～C6节段的三维运动数据 ,并做统计学处理。结果 :6例颈椎标本C4～C6节段在正常、植钛质网笼内植物、植钛质网笼内植物加AO前路钢板三种工况下 ,前屈 /后伸、左 /右侧弯、左 /右轴向旋转的运动范围 (ROM )平均值 (°)分别为 :14 12 /12 94、13 39/13 11、9 77/10 72 ;9 70 /14 4 2、8 94/8 6 1、7 6 5 /8 0 9和 4 39/1 36、4 0 8/4 19、3 4 6 /3 6 3。结论 :颈椎减压、植入钛质网笼后在后伸运动时的稳定性明显不足 ;辅助AO前路带锁钢板内固定后在各个方向的稳定性都显著增强 ,可满足临床应用的要求。

C_2椎弓根螺钉内固定术治疗Hangman骨折的生物力学评价

目的测试C2椎弓根螺钉内固定术治疗各型Hangman骨折的生物力学性能并探讨其手术适应证。方法6具新鲜C1～C4颈椎标本依次制成Ⅰ型、ⅡA型和Ⅱ型Hangman骨折模型,按照:①正常;②Ⅰ型骨折C2椎弓根螺钉固定;③ⅡA型骨折C2椎弓根螺钉固定;④Ⅱ型骨折C2椎弓根螺钉固定。顺序测试三维运动范围并进行比较。结果Ⅰ型～Ⅱ型骨折椎弓根钉固定前后有显著性差异,有即时稳定作用。Ⅰ型骨折C2椎弓根螺钉固定后ROM值与对照组无显著性差异,且相对稳定性在屈曲、后伸、侧弯及旋转达到了对照组的100.62%、96.91%、99.19%、97.12%。ⅡA型骨折C2椎弓根螺钉固定后除旋转外与对照组无显著性差异;旋转稳定性也达到了对照组的61.86%。而Ⅱ型骨折C2椎弓根螺钉固定后与对照组比有显著性差异,相对稳定性在屈曲、后伸、侧弯及旋转只有对照组的47.84%、21.29%、65.98%、41.69%。三种骨折椎弓根钉固定后相比Ⅱ型骨折固定组与Ⅰ型、ⅡA型骨折固定组有显著性差异,稳定性最差;Ⅰ型、ⅡA型骨折固定组之间除旋转外无显著性差异,ⅡA型骨折固定组旋转稳定性稍差。结论Ⅰ型骨折固定后达到了生理性固定;ⅡA型骨折固定后稳定性较好,基本适合C2椎弓根螺钉治疗;Ⅱ型骨折固定后稳定性较差,不适合单纯椎弓根钉内固定。

镍钛记忆合金网球治疗股骨头缺血性坏死的生物力学及三维有限元分析

目的:对比研究三种治疗成人股骨头缺血性坏死方法的生物力学行为;寻找最合适的网球支架直径和放置位置。方法:取新鲜人股骨头标本9具模拟股骨头缺血性坏死髓芯减压后的状态,测量每具标本在单纯减压、减压+植骨以及植骨+网球支架植入三种状态下的力学刚度,对其结果进行统计学分析。并对股骨头三维有限元模型进行计算,求出股骨头受力模型在不同网球直径、不同植入部位时股骨头负重区表面的塌陷值。结果:单纯髓芯减压组和髓芯减压+松质骨移植组的刚度统计学无明显差异(P>0.05),髓芯减压+松质骨移植+记忆合金网球支架植入优于前两种状态(P<0.01)。记忆合金网球支架直径在2.5～3cm时塌陷值最小,超过4cm后塌陷值无明显变化,<1.0cm时几乎无作用。网球位于负重区下0.3～0.6cm时塌陷值最小,超过9mm后几乎不起作用,网球偏离负重区时其塌陷值增大。结论:镍钛记忆合金网球支架植入增加了股骨头负重区软骨下骨的机械支撑,可降低局部应力,有利于股骨头坏死的修复与重建,单纯的松质骨移植并不能增加股骨头的机械支撑力。记忆合金网球治疗网股头缺血性坏死的最佳直径2.5～3cm,最佳位置在股骨头负重区正下方3～6mm。

节段内固定治疗腰椎峡部裂的生物力学研究

在8具成人新鲜腰椎标本上，通过脊柱三维运动实验机，研究了横突棘突钢丝捆绑法、钩螺钉固定法及Buck螺钉固定法对峡部裂腰椎三维稳定性的影响。实验结果表明：三者均能显著地恢复脊柱的稳定性，且三者之间无显著差别。

股骨干骨折并内侧皮质缺损重建的生物力学特征(英文)

背景:对于存在内侧皮质缺损的股骨干骨折,在临床应用内固定后,由于压力侧皮质的缺损,使应力集中于内固定物上,常导致内固定物弯曲、断裂而失败。目前临床尚无可靠的方法解决这一难题。目的:采用同种异体骨板重建股骨内侧结构,应用生物力学的方法评价其稳定性。设计:随机对照实验研究。单位:解放军第一七五医院骨科,解放军第一军医大学生物力学实验室。对象:实验在第一军医大学全军医用生物力学实验室内进行,应用MTS858minBiomix生物材料实验机。3例成人股骨标本(家属自愿捐献),均为男性,年龄23,24,28岁。干预:模拟临床骨折类型在股骨内侧造成皮质缺损,然后比较钢板、钢板加异体骨板固定、钢板加骨板加内侧骨块复位3种情况下与正常股骨稳定性的差异。主要观察指标:各组在500N下的垂直压缩,10N下的三点弯曲及300N下扭转时的位移。结果:对照组和实验3组间的垂直压缩、三点弯曲间差异无显著性意义(P>0.05),与实验1,2组间差异有显著性意义(P<0.05),旋转角度间差异均有显著性意义(P<0.05)。压力侧骨缺损单纯用钢板内固定效果最差,而用异体骨板加钢板固定强度明显优于单纯钢板固定,骨块复位加骨板、钢板固定优于单纯骨板及钢板固定。结论:应用异体骨板重建股骨干内侧皮质缺损,可较好的恢复股骨干内侧皮质的完整性,增加钢板内固定的成功率。

三种节段内固定的生物力学比较

目的:研究三种节段内固定方法对峡部裂腰椎三维稳定性的影响。方法:实验材料为8具成人新鲜腰椎标本,切断L2双侧峡部,然后分别用钢丝捆绑法、钩螺钉固定法及Buck氏螺钉法固定,通过脊柱三维运动试验机,分别检测其三维稳定性。结果:三种节段内固定方法均能显著地恢复脊柱的稳定性,且三者之间无显著差别。结论:三者均符合腰椎内固定生物力学要求,可根据临床病情特点而选用。

锁骨切除后的生物力学测试和分析

在尸体标本上,对锁骨切除前后的肩周肌肉进行了不同方向的拉力测试。锁骨切除后的加载实验表明,增加的负荷由有关的肌肉分担,其应变值增加的幅度不大;但肩部的不稳定性增加,特别在上肢外展时,前移的幅度显著。

记忆合金网球支架治疗成人股骨头缺血性坏死的生物力学研究

目的:对比研究单纯髓芯减压、髓芯减压＋松质骨移植、髓芯减压＋松质骨移植＋记忆合金网球植入治疗成人股骨头缺血性坏死的生物力学行为。方法:取新鲜人股骨头９根,模拟髓芯减压松质骨移植治疗股骨头缺血性坏死的方法做成髓芯减压后的状态,用ＭＴＳ生物力学实验机测量每例标本在单纯减压、减压植骨及植骨＋网球三种状态下的力学刚度,对其结果进行统计学分析。结果:单纯髓芯减压组和髓芯减压＋松质骨移植组统计学无明显差异,髓芯减压＋松质骨移植＋记忆合金网球植入优于前两种状态。结论:镍钛记忆合金网球植入增加了股骨头负重区软骨下骨的机械支撑,降低局部应力有利于股骨头坏死的修复与重建。

双黄益骨方对去卵巢糖尿病骨质疏松症大鼠生物力学的影响

目的:采用复合造模法建立绝经期糖尿病骨质疏松症大鼠模型,从生物力学角度探讨双黄益骨方的防治作用、量效关系及作用机制。方法:将210只6个月龄雌性清洁级SD大鼠随机分为假手术组、模型组、预防组和治疗组(包括高剂量中药、低剂量中药组)并与尼尔雌醇组、立普妥组对照。除假手术组外,均行卵巢摘除术及注射链脲佐菌素诱导绝经期糖尿病骨质疏松症。分别于术后第10,24周取各组大鼠左股骨和L4行最大弯曲力、最大压缩力和最大凹入应力检测。～5结果:第24周假手术组的最大压缩力307.905±51.057)N犤(和最大凹入应力犤(70.180±15.269)N犦显著大于第10周假手术组犤(234.064±35.390),(50.986±9.925)N犦(P<0.05),而模型组第24周与第10周比较则呈下降趋势;模型组、中药预防组最大凹入应力较假手术组明显减低(P<0.05);第24周模型组最大压缩力、最大凹入应力分别为(犤137.014±72.560),(22.096±17.350)N较假手术组显著犦降低(P<0.001);高剂量中药组与尼尔雌醇组较第24周模型组最大压缩力显著提高犤分别为(212.698±54.661),(256.118±85.429)NP<0.05～0.01)。低剂量中药组与立普妥组在改善骨力学方面犦(未能显示出显著疗效。结论:正常组骨强度和变形力随月龄增长而提高,模型组则呈下降趋势,成模后,模型组较正常?

腰椎峡部裂记忆合金节段内固定器的生物力学评价

目的 :对自行研制的腰椎峡部裂记忆合金节段内固定器进行生物力学评价。方法 :采用MTS-85 8材料试验机先在 0℃条件下测试 10件内固定器的抗拉力情况 ,内固定器在常温下恢复原形状后 ,随机分成 2组 ,分别在 3 7℃及 40℃条件下测量其抗拉力情况 ;2件内固定器施加 2 0～ 2 0 0N进行循环拉伸载荷 (1Hz)测试 ,观察内固定器的形变情况。结果 :0℃条件下内固定器的抗拉力能力明显低于 3 7℃及 40℃组 (P <0 .0 1) ,在 3 7℃及 40℃条件下内固定器被拉开 2mm均需 2 0 0N以上拉力 ,且 2组间无显著性差异 (P>0 .0 1) ;2件内固定器发生形变 6%时抵抗拉伸载荷次数分别为 95 76次和 10 0 2 8次。结论 :腰椎峡部裂记忆合金节段内固定器是一种简便易行。

四种髓内针固定股骨中下段骨折的生物力学比较

目的研制一种新型的髓内内固定器械一带内锁髓内针，对其生物力学性能进行测试，为临床安全应用提供依据。 方法采用 ６副新鲜人股骨标本，人为造成股骨中下 １／３骨折并 ２ ｃｍ的骨缺损，分别用自带内锁髓内针、国产的交锁髓 内针、Ｅｎｄｅｒ氏针和梅花针内固定，对内固定后的标本进行生物力学测试，用ＳＰＳＳ统计软件对实验数据进行分析。结 果自带内锁髓内针的抗短缩刚度、抗旋转刚度接近于交锁髓内针，抗弯曲刚度优于交锁髓内针。梅花外、Ｅｎｄｅｒ氏针的 抗短缩、抗旋转、抗三点弯曲刚度明显较自锁针和交锁针差。结论自带内锁髓内针内固定在治疗长骨骨折中固定可 靠，符合生物学固定的要求。该器械结构合理、安全、简单、实用，有一定的临床应用价值。

C_2椎弓根螺钉置入内固定治疗Hangman骨折的生物力学评价(英文)

背景：C2椎弓根钉置入内固定治疗Hangman骨折因固定可靠，无生理功能的丢失而受到众多学者的青睐，根据文献报道，单节段固定治疗Hangman骨折的适应证差异较大，并且缺乏生物力学依据。目的：评价C2椎弓根螺钉置入内固定治疗Hangman骨折的生物力学性能。设计、时间和地点：2004-05/08在解放军第一军医大学全军生物力学重点实验室完成的对比观察实验。材料：材料采用AO通用的钛合金颈椎椎弓根螺钉，长度18-25mm，直径3.5mm。6具新鲜C1-C4颈椎标本依次制成Ⅰ型、ⅡA型和Ⅱ型Hangman骨折模型。方法：椎弓根螺钉固定后在非破坏方式下用脊柱三维运动实验机进行测量，通过加载盘对标本施加2.0N·m的纯力偶矩，使标本产生前屈/后伸、左/右侧弯和左/右轴向旋转6种生理运动；每次测试重复3次加载/卸载循环，在第3次循环时进行运动学测量。主要观察指标：由激光扫描仪（精度0.1%）摄取在零载荷和最大载荷时的脊柱运动图像，并用相应软件系统进行图像分析，计算出标本的三维运动范围。结果：Ⅰ型骨折C2椎弓根螺钉固定后相对稳定性在屈曲、后伸、侧弯及旋转达到了对照组的100.62%，96.91%，99.19%，97.12%（P〉0.05）。ⅡA型骨折C2椎弓根螺钉固定后旋转稳定性达到了对照组的61.86%（P〈0.05）。Ⅱ型骨折C2椎弓根螺钉固定后相对稳定性在屈曲、后伸、侧弯及旋转为对照组的47.84%，21.29%，65.98%，41.69%（P〈0.05）。结论：生物力学评估提示，HangmanⅠ型、ⅡA型骨折基本适合C2椎弓根螺钉置入治疗，置入固定后骨折可达生理性固定或稳定性较好；Ⅱ型骨折固定后稳定性较差，不适合单纯椎弓根钉内固定置入。

几种后路内固定器械治疗腰椎滑脱的生物力学分析

代表Ｐ＜０．０１。表１１０Ｎｍ载荷下各处理组的运动范围（度）表２前屈、后伸运动范围均数两两比较注：Ｓｔｅｆｆｅｅ、ＣＤ（无ＤＴＴ）、ＣＤ（有ＤＴＴ）、Ｌｕｑｕｅ组与栏头各组比较差异无显著性表３侧弯运动（左、右侧弯两两比较结果相同）表４旋转运动（左、右轴向旋转两两比较结果相同）３讨论３．１脊柱的运动是复杂的联合运动。每一个主运动均有三个参数：（１）中性区，（２）弹性区，（３）运动范围。通过比较脊柱各主运动的运动范围，可以了解脊柱的稳定性。３．２本实验失稳模型模拟临床治疗腰椎滑脱术式：①切除崩裂峡部处增生的纤椎组织，将滑脱椎与下位椎体的小关节囊分离，完整取下滑脱椎后弓，可使神经组织充分减压，缓解腰痛症状。②摘除滑脱椎椎间盘髓核，切除上下软骨板，可加大椎间隙，有利于滑脱椎的复位及椎间植骨融合。椎体后部结构对脊柱稳定性有重要作用。在后部结构中，小关节起着重要作用，尤其在压缩状态下，小关节是主要的抗扭转结构［１］；在腰段脊柱中，是主要的抗剪应力的结构。单纯椎板切除加单侧小关节或双侧内１／３小关节切除，并不影响节段稳定性，而小关节单侧全切或双侧大于５０％切除，均会导致腰椎不稳［１］。本实验Ｌ４后部结构切除及Ｌ４、Ｌ５两?

股骨干骨折并内侧皮质缺损重建的生物力学研究

目的 采用同种异体骨板重建股骨干内侧皮质缺损并进行生物力学评价。方法 6具新鲜股骨标本,在内侧造成皮质缺损后,测定正常股骨组(对照组),钢板固定组(实验组1),钢板加骨板固定组(实验组2),钢板加骨板加内侧骨块复位组(实验组3)的垂直压缩,三点弯曲及抗扭转能力,比较不同内固定方法在相同载荷下的位移。结果 本实验三项指标间,对照组和实验组3间的垂直压缩、三点弯曲间无显著性差异(P>0.05),与实验组1、2间有显著性差异(P<0.05),旋转角度间均有显著性差异(P<0.05)。压力侧骨缺损单纯用钢板内固定效果最差,而用异体骨板加钢板固定强度明显优于单纯钢板固定,骨块复位加骨板、钢板固定优于单纯骨板及钢板固定。结论 应用异体骨板重建股骨干内侧皮质缺损,可较好的恢复股骨干内侧皮质的完整性,增加钢板内固定的成功率,值得在临床上推广应用。

可伸缩颈椎椎弓根钉的研制及生物力学研究

目的设计一种新型可伸缩的颈椎椎弓根钉内固定系统,评价其生物力学稳定性。方法收集新鲜成人颈椎标本(C1-T1)6具,采用朱青安方法分别比较A、B、C、D、E组即完整组、破坏组、自体髂骨植骨加AO钢板固定组、自体髂骨植骨AO钢板及后路棘突钢丝固定组与椎弓根钉固定组在前屈(flexion)、后伸(extension)、左/右侧弯(lateral bending)及左/右旋转(rotation)6种运动状态下角位移,评价其生物力学稳定性。结果固定后3组脊柱受试单位在6个方向负载状态下的ROM较破坏组明显减少,3组内固定受试组均能达到有效的生物力学固定效果。但下颈椎椎弓根钉内固定组比前路髂骨植骨AO钢板固定组更能减少生理载荷下的ROM(P<0.05)。而前路髂骨植骨AO钢板及后路棘突钢丝固定组与下颈椎椎弓根钉内固定间的ROM值比较差异无显著性(P>0.05)。结论新设计的颈椎椎弓根钉内固定器械能提供有效的生物力学稳定性,可用于临床。

经口咽前路寰枢椎复位钢板的生物力学评价

目的 对经口咽前路寰枢椎复位钢板 (TransoralpharyngealAtlantoaxialReductionPlate ,TARP)。进行生物力学评价。 方法 6例寰枢椎新鲜标本 ,在脊柱三维运动试验机上将四种常用的寰枢前后路融合术与我们自行设计的经口咽前路寰枢椎复位钢板进行对比 ,分 7组 :①对照组 (完整标本 ) ;②损伤组 ;③前路寰枢椎复位钢板组 ;④后路Brooks钢丝组 ;⑤Magerl +Brooks组 ;⑥Magerl组 ;⑦前路经枢椎体寰椎侧块螺钉组 (ATS)。分别测量其三维运动范围 (ROM)。 结果 TARP和Magerl+Brooks在各个方向上均无显著性差异 ,ROM值略大于后者 ,除在侧屈时和旋转与Magerl无显著差异外 ,二者抗屈伸、侧屈和旋转均强于其它内固定方法。Magerl除在侧屈和旋转范围与Brooks、前路经枢椎体寰椎侧块螺钉的旋转范围无显著差异外 ,与Brooks和前路经枢椎体寰椎侧块螺钉在其它运动有显著差异 ,ROM值小于Brooks和前路经枢椎体寰椎侧块螺钉。Brooks和前路经枢椎体寰椎侧块螺钉在各向上均无显著差异。结论 TARP与Magerl+Brooks较其它三种临床上常用的前后路寰枢融合手术固定更牢靠 ,TARP具有良好的生物力学性能。联合后路Magerl+Brooks较单用后路Magerl更牢固。

髋关节表面置换改良杯的生物力学评价

髋关节表面置换术远期的松动率比全髋关节置换术高,且头杯的松动率较臼杯为高。但髋关节表面置换术具备一些全髋关节假体置换术所没有的优点,如:能保留健康的股骨颈,且尚有全髋关节假体置换术的余地。我们设计了新型的三翼头杯和杆栓杯,简称TC和BC。其中心杆使头杯与残存股骨颈一体化,使假体与残存骨质成为完整受力体系,均匀分散杯下应力。实验采用压力应变值和最大破坏扭矩来评价新头杯与传统头杯的力学稳定性。结果显示,TC综合力学性能最佳,有希望为临床提供一个较理想的头杯。

椎体骨密度、体积骨密度与生物力学强度的比较

目的:研究椎体骨密度、体积骨密度与生物力学强度的关系及意义。方法:取8具完整胸腰段脊柱标本,用双能X线骨密度仪测试每个椎体的骨矿含量、面积、高度。游离成单个椎体,测出每个椎体的体积,计算出体积骨密度,按骨质疏松试行诊断标准分成正常对照组、轻中度骨质疏松组和重度骨质疏松组,进行生物力学凹入实验,测试椎体静态压缩下的最大载荷和刚度。结果:正常对照组、轻中度骨质疏松组和重度骨质疏松组平均骨密度分别为(0.92±0.14),(0.59±0.10)和(0.39±0.09)g/cm2;体积骨密度分别为(0.33±0.10),(0.23±0.09)和(0.15±0.08)g/cm3,3组间的最大载荷分别为(247.923±50.811),(128.141±49.524)和(84.631±30.522)N;抗压刚度分别为(202.22±73.32),(100.33±65.21)和(80.55±15.48)N/mm。骨密度、体积骨密度与椎体最大载荷和刚度呈正相关关系。结论:椎体骨密度、体积骨密度与椎体的生物力学性质有明显的相关关系,其中体积骨密度与生物力学强度之间的相关性更好,是诊断骨质疏松症的重要指标。