新型点接触锁定加压接骨板的生物力学研究

目的对一种集合点状接触、锁定及加压于一体的新型接骨板(PC-LCP),进行弯曲力学特性、生物力学稳定性测试评估。方法对三种医用不锈钢接骨板,点接触锁定加压接骨板(PC-LCP)、有限接触动力加压接骨板(LC- DCP)、动力加压接骨板(DCP)各3副进行四点弯曲试验;20对新鲜山羊胫骨制成横断骨折,应用三种接骨板固定,进行四点弯曲、扭转及垂直压缩试验。结果PC-LCP弯曲刚度弱于DCP、LC-DCP,三者有显著差异(P<0.05),但三种接骨板固定骨折后的生物力学特性没有显著差异。结论强度稍低的新型接骨板PC-LCP固定骨折后与其它两种接骨板有同样的生物力学强度及较好的力学稳定性。     

点接触锁定加压接骨板固定骨质疏松粉碎性桡骨骨折的生物力学特征

目的 对比研究新型点接触锁定加压接骨板(point contact locking compression plate, PC-LCP)和动力加压接骨板(DCP)固定老年骨质疏松性粉碎性桡骨骨折的生物力学特性。方法　选取12对老年骨质疏松性尸体桡骨制成横断骨折,骨折间隙为1cm,模拟粉碎性骨折模型。每对随机选取一根用PC-LCP固定,另一根用DCP固定。进行前后四点弯曲、内外四点弯曲及扭转实验,得到相应的弯曲刚度和扭转刚度。 结果　PC-LCP 固定骨质疏松性粉碎性桡骨骨折后的弯曲刚度及扭转刚度均强于DCP,但两者没有统计学差异(P>0.05)。 结论　新型接骨板PC-LCP 固定骨质疏松性粉碎性桡骨骨折的生物力学特性具有优于DCP的趋势。     

髋臼前壁骨折模型的建立及不同内固定方式的生物力学稳定性比较

目的　建立髋臼前壁骨折模型,比较4种内固定方式的生物力学稳定性。 方法　选取20个防腐成人半骨盆标本,建立髋臼前壁骨折模型。将骨折模型随机分为4组,A组采用真骨盆上缘重建接骨板固定,B组采用真骨盆内缘重建接骨板固定,C组采用顺行拉力螺钉固定,D组采用逆行拉力螺钉固定。对各组标本进行轴向压缩实验,测量骨折断端水平位移,计算剪切刚度,比较4组不同内固定方式的稳定性。 结果　相同加载载荷下,骨折断端水平位移：A组>B组>C组>D组,内固定剪切刚度：D组>C组>B组>A组。载荷为400 N时各组水平位移及内固定剪切刚度差异均无统计学意义（P>0.05）,载荷为800 N至2000 N时,除C组与D组间水平位移及内固定剪切刚度差异无统计学意义外（P>0.05）,其余各组间比较差异均有统计学意义（P<0.05）。 结论　髋臼前壁骨折模型可用于髋臼前壁骨折的生物力学分析,采用拉力螺钉固定髋臼前壁骨折的稳定性高于重建接骨板固定方式,其中顺行拉力螺钉固定与逆行拉力螺钉固定的稳定性相似。     

内固定接骨板的研究进展

随着对骨折愈合的研究，骨折治疗原则已经由坚强内固定的AO原则转向生物学内固定的BO原则，接骨板的设计必然也将由坚强固定的加压接骨板（DCP）向生物学接骨板转变。本文就内固定接骨板的研究进展做一综述。     

U形接骨板承载能力的实验研究

目的：探讨改良型U形接骨板的承载能力，方法：通过力学测试，了解U形接骨板的抗弯，抗扭能力，验证理论计算，并与普通接骨板，AO钢板和动力加压接骨板作比较，结果：附加一个简单的U形臂，使普通接骨板在矢状面的抗弯承载能力提高22％－37％，抗扭承载能力提高50％－105％，并较同样用途的普通型AO钢板及动力加压接骨板在矢状面上弈承载能力提高107．6％及21．5％，抗扭承载能力提高406％及58％，较接触限制型AO钢板（CP－DCP）省材，抗扭承载能力提高31．9％，结论：U形接骨板是一种具有足够强度和较大刚度，结构简单的理想接骨板。     

股骨静力交锁髓内钉生物力学性能及对骨折愈合的影响

背景:交锁髓内钉是治疗股骨骨折的常用内固定器械,术中是否常规提拉加压,以及术后是否及时动力化,对骨折愈合起着至关重要的作用,如何通过干扰各种因素来提高骨折愈合率是人们研究的重点。目的:观察股骨静力交锁髓内钉生物力学性能及对骨折愈合的影响。方法:采用甲醛浸泡的成人尸体股骨标本8对,制成中段横形骨折模型后分别用静力型交锁髓内钉(髓内钉组)、TiNi环抱式接骨板(环抱器组)、有限接触动力加压接骨板(加压钢板组)固定,测试抗轴向压缩、抗三点弯曲和抗扭转力学性能,计算应力遮挡率。结果与结论:髓内钉组与加压钢板组相比,抗轴向压缩性能和抗三点弯曲性能相当(P0.05),但抗扭转性能较弱(P0.05);与环抱器组相比,抗轴向压缩性能和抗三点弯曲性能较强(P0.05),而抗扭转性能差异无显著性意义(P0.05);髓内钉组的应力遮挡率与加压钢板组差异无显著性意义(P0.05),明显高于环抱器组(P0.01)。提示交锁髓内钉的生物力学稳定性可靠,但应力遮挡率较高,临床应用时需及时对其动力化,促进骨折愈合。     

髌骨骨折植入物内固定评价:动力和静力加压的生物力学特点(英文)

背景:骨折块间的静力加压作用由内固定本身(如张力带钢丝和螺钉)产生,而动力加压作用在关节屈曲时产生。髌骨横行骨折张力带固定方法的力学强度和稳定性方面优势明显,但尚缺乏对这些内固定方法的静力和动力加压作用的量化对比研究。目的:观察目前4种髌骨骨折内固定方法的动力和静力加压作用的强度变化及其临床意义。方法:选择新鲜牛髌骨制作相同横行骨折模型,随机分成4组,钢丝组用改良张力带钢丝固定技术固定,钢缆组用改良张力带钢缆固定技术固定,螺钉组用单纯加压螺钉内固定技术固定,空心螺钉组采用空心螺钉+张力带钢丝联合固定。进行骨折固定前,于骨折块间放置富士压力敏感膜,用以测量内固定后骨折块间的压力,即静力和动力加压强度。每组骨折固定模型再分别进行以下两种力学测试:1固定完成后即拆除内固定,取出压力敏感膜。2完成内固定后,使用材料试验机,对样本进行3点弯曲试验(5 000 N载荷),模拟膝关节弯曲时产生的骨折块间动力加压作用,而后取出压力敏感膜。使用prescale FPD-8010E压力分布图系统软件对每个取出的压力敏感膜进行测量,获得骨断端间的平均压力,并进行统计学分析,比较各组骨断端间的静力和动力加压强度。结果与结论:钢丝组骨折块间的平均静力加压强度显著低于钢缆组、螺钉组和空心螺钉组(P0.05)。5 000 N载荷下动力加压后,钢丝组与钢缆组、螺钉组和空心螺钉组相比较具有相似的骨断端间压力强度(P0.05)。钢丝组的动力加压强度高于其静力加压强度(P0.05)。结果证实,比起改良张力带钢丝固定技术,使用钢缆或螺钉可以更显著的增加骨断端的静力加压强度,但同时也削弱了骨断端的动力加压作用。     

骨折内固定与应力遮挡效应

骨折愈合是一个极其复杂的生物学过程,影响骨折愈合的因素很多,其中良好的局部力学环境是骨折愈合的必要条件之一。在对骨折进行内固定治疗时,除应尽可能减少接骨板对骨折局部血供的损害以外,还应保证骨折段稳定的同时,使骨折端承受一定的应力刺激,以促进骨折愈合。早在1886年,德国的Hansmann就报告了应用接骨板治疗骨折的方法。近20多年来,以瑞士Muer为首的AO学派建立的坚强内固定原则得到了普遍接受。坚强加压接骨板为骨折端提供了稳定的力学环境,可使骨折一期愈合。确切的坚强固定还有利于肢体早期锻炼,避免了肌肉萎缩和关节…     

锁定加压接骨板固定股骨近端假体周围骨折的生物力学分析

目的评价锁定加压接骨板(locking compression plate,LCP)固定股骨近端假体周围骨折(periprosthetic proximal femur fracture,PPFF)的生物力学强度。方法采用LCP和倒置股骨远端微创锁定接骨板(less invasive stabilization system,LISS)分别固定8对左、右配对的Vancouver B1型成人尸体PPFF标本,假体柄对应长度的股骨分别采用4枚双层皮质锁定螺钉固定(LCP组)和4枚单层皮质锁定螺钉固定(LISS组),骨折远端均采用4枚双层皮质锁定螺钉固定,两种接骨板使用锁定螺钉的螺孔距骨折端的距离相等。通过4点弯曲试验和扭转试验,对比分析两组的最大弯曲载荷、最大弯曲位移、抗弯刚度、最大扭矩、最大扭转角度和抗扭转刚度。结果 LCP组最大弯曲载荷、最大弯曲位移和抗弯刚度均大于LISS组,但差异无统计学意义(P>0.05)。LCP组最大扭矩、最大扭转角度和抗扭转刚度均大于LISS组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论 LCP抗扭转刚度明显优于LISS,对PPFF固定的力学稳定性更好。     

纵向生理加压外固定器的生物力学分析

背景：目前骨外固定器大多为刚性结构,对骨折端存在过多的应力遮挡,影响骨折愈合速度及骨痂质量,甚至骨折发生不愈合。 目的：观察纵向生理加压外固定器固定胫骨中段横断骨折后与人体正常胫骨生物力学强度的差异。 方法：选取12根新鲜胫骨标本随机分为试验组和对照组,试验组分别用线锯造成胫骨中段横断骨折,纵向生理加压外固定器固定;对照组即正常胫骨。分别进行轴向载荷、弯曲载荷、扭转载荷作用下的力学实验,记录每一级加载后胫骨的位移及扭转角度,计算出轴向压缩刚度、弯曲刚度及扭转刚度。 结果与结论：在生理范围内加载下,试验左右应变略大于对照组,但其固定后整体刚度与对照组无显著性差异(P > 0.05);试验组的弯曲应变大于对照组,但其整体刚度与对照组无显著性差异(P > 0.05);两组整体扭转刚度无明显差异(P > 0.05);试验组极限弯曲载荷明显大于对照组(P < 0.05)。提示纵向生理加压外固定器能够达到足够的生物力学强度,有良好的稳定性,对骨折能起到生物学固定。     

Biomechanical evaluation of a new system to improve screw fixation in osteoporotic bones

In this paper an experimental analysis is undertaken of the affect a new screw-to-bone fixation system has on the stiffness of fixation systems of osteoporotic fractures based on osteosynthesis plates. The proposed system, which we have named the screw locking element (SLE), is made with elements manufactured from a biocompatible polymer material known as polyetheretherketon (PEEK) which act like a lock nut, holding the end of the threaded screw shank after this has passed through both bone corticals.Seventy-two osteoporotic synbone simulated fracture models were instrumented with one of four constructs: locking compression plate with 6 locking screws (LCP), dynamic compression plate with 6 cortical screws (DCP), DCP with 2 SLEs or DCP with 6 SLEs (DCP + 6SLEs). Each group of 18 simulated fracture models were further split into 3 subgroups of 6. One subgroup was tested under cyclic cantilever bending, another under cyclic compression and the third under cyclic torsion. Loss of stiffness was determined in each test every 1,000 load cycles, between 0 and 30,000 cycles.Regardless of the load type, it was seen that the DCP system had the highest stiffness loss percentages of all the tested systems. The inclusion of SLEs significantly decreased the stiffness loss of the DCP system. Unlike the cyclic compression loads, where the LCP performed slightly better, on terminating the cantilever bending and torsion load cycles no statistically significant difference was noted (Tukey test, p > 0.05) between the percentage stiffness loss of the DCP + 6SLEs system and the LCP system. It is concluded that the proposed SLEs enable DCPs to lower the high failure rate that these exhibit in osteoporotic fracture repairs, at significantly lower costs than those resulting from the use of LCPs.     

Screw locking elements: a means to modify the flexibility of osteoporotic fracture fixation with DCPs without compromising system strength or stability

This paper analyses whether it is possible to use dynamic compression plates (DCPs) and screw locking elements (SLEs) to vary the flexibility of osteoporotic fracture fixation without compromising the strength and stability of the construct. Compression, torsion and four-point bending static strength tests were conducted. Cyclic load tests of up to 10,000 load cycles were also carried out to determine stiffness performance. Four fixation systems were mounted onto polyurethane bone models. Group 1 consists of the DCP and six cortical screws. Group 2, idem, but with the addition of two SLEs. Group 3, idem, but with the addition of six SLEs. Group 4 used the locking compression plate (LCP) and locking screws. The results indicated no significant difference (p>0.05) in the strength of groups 2-4. It was also observed that the torsional stiffness of group 3 (0.30 Nm/°) was higher than that of group 2 (0.23 Nm/°) and similar to that of group 4 (0.28 Nm/°). Compression stiffness of group 4 (124 N/mm) was higher than that of group 2 (102 N/mm), but lower than that of group 3 (150 N/mm). No notable differences were observed for structural bending stiffness. It is concluded that by using the DCP with SLEs it is possible to modify the stiffness of the fixation construct for the repair of osteoporotic fractures and, in this way, facilitate the conditions suitable on secondary bone healing.     

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。     

新型股骨转子间骨折内固定器(记忆合金钉板)的生物力学评价

目的:对治疗骨质疏松性股骨转子间骨折的新型内固定器进行生物力学评价。方法:设计一种新型的股骨转子间骨折内固定器,用福尔马林固定的经X线片证实为骨质疏松并排除骨折和肿瘤的尸体股骨标本11根,模拟股骨转子间骨折,随机分为记忆合金钉板固定组(6例)和DHS固定组(5例)并进行生物力学测试,比较两组股骨头垂直位移1mm时的压缩刚度、加载350N时的股骨头垂直位移、股骨颈扭转1°时的扭矩、扭矩为3.5Nm时股骨颈的扭转角度。结果:记忆合金钉板与DHS固定比较,上述指标经统计学分析,P值分别为0.930、0.248、0.417、0.622,差异无显著性意义;但记忆合金钉板较DHS固定,骨质的进一步破坏少,能保持股骨近段结构上的完整性。结论:记忆合金钉板内固定骨质破坏少、固定可靠,能有效治疗骨质疏松性股骨转子间骨折。     

胫骨中髓内钉与锁定加压钢板分期修复胫骨开放性骨折的生物力学特点

背景：髓内钉固定和锁定加压钢板相比在开放性骨折中更具优势,具有锁定和加压双重功能,能够较高的保护骨折端的血供,组织创伤少,弹性固定牢,感染率低等优点。 目的：探讨胫骨中髓内钉与锁定加压钢板在分期治疗胫骨开放性骨折中的临床疗效及生物力学性能。 方法：选取于2012年1月至2014年1月潍坊医学院附属青岛市胶州中心医院骨科收治的胫骨开放性骨折患者100例。采用随机对照方法根据患者进行的手术方式分为胫骨中髓内钉组57例,锁定加压钢板组43例。选取潍坊医学院附属青岛市胶州中心医院提供的10具尸体胫骨开放性骨折模型,随机分2组,分别采用胫骨中髓内钉固定和锁定加压钢板固定后,进行三点弯曲实验、轴向压缩实验以及扭转强度实验。 结果与结论：胫骨中髓内钉组患者手术时间、术中出血量显著少于锁定加压钢板组(P < 0.05)。两组患者在切口感染、固定物松动、不愈合等固定后并发症方面差异无显著性意义,均无切口感染。胫骨中髓内钉组标本弯曲实验偏移量、轴向压缩实验偏移量、扭转实验扭转角度,显著小于锁定加压钢板组(P < 0.05)。结果证实,胫骨中髓内钉与锁定加压钢板在分期治疗胫骨开放性骨折中均能获得预期治疗效果,但胫骨中髓内钉生物力学更加稳定,更加符合人体生物力学特性,具有固定坚强、能早期活动,应力遮挡小优点,治疗时根据患者症状、骨折位置等选择合适的材料能够提高疗效。  中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

基于成人掌骨形态学数据设计的掌骨弹性髓内针治疗掌骨骨折的生物力学研究

目的探讨基于成人掌骨形态学数据设计的掌骨弹性髓内针的生物力学性能,为临床应用提供基础。 方法选用成人新鲜冰冻手掌标本12例,取第2～5掌骨共计48根,按照随机数字表法将切取的掌骨分为3组,钢板螺丝钉内固定组、交叉克氏针内固定组和弹性髓内针内固定组,每组包含第2～5掌骨各4根,共16根掌骨;其中8根用于悬臂折弯测试,8根用于扭转测试。用骨刀距掌骨远端20 mm处横行截骨,制作简单横行骨折模型。钢板螺丝钉内固定组以直列4孔掌骨锁定接骨板,以骨折线为中心,在骨折线远端、近端各采用2枚2.0 mm双皮质锁定螺钉固定;交叉克氏针内固定组采用1.0 mm不锈钢克氏针以骨折线为中心交叉固定;弹性髓内针内固定组使用笔者团队设计的直径2.0 mm的掌骨弹性髓内针,配合把持器和开髓器,自掌骨基底部顺行穿入髓腔,经骨折线到达掌骨头关节面下固定。使用生物力学测试机对3组进行悬臂折弯和扭转测试,计算3组的最大折弯力、折弯刚度和最大扭矩、扭转刚度。数据比较采用单因素方差分析、SNK法。 结果(1)在悬臂折弯测试中,钢板螺丝钉内固定组、交叉克氏针内固定组和弹性髓内针内固定组的最大折弯力分别为(126.3±53.9)、(48.7±18.2)、(88.4±13.9) N, 3组比较差异有统计学意义(F＝10.530,P＝0.001);组间两两比较差异均有统计学意义(P<0.05)。钢板螺丝钉内固定组、交叉克氏针内固定组和弹性髓内针内固定组的折弯刚度分别为(12.33±4.90)、(5.86±5.02)、(10.49±2.05) N/mm,3组比较差异有统计学意义(F＝4.988,P＝0.017);交叉克氏针内固定组分别与另2组比较,差异均有统计学意义(P<0.05),钢板螺丝钉内固定组和弹性髓内针内固定组比较差异无统计学意义(P>0.05)。(2)扭转测试中,钢板螺丝钉内固定组、交叉克氏针内固定组和弹性髓内针内固定组的最大扭矩分别为(1.98±0.42)、(0.61±0.39)、(0.50±0.34) N·m,3组比较差异有统计学意义(F＝36.635,P<0.05);钢板螺丝钉内固定组分别与另2组比较,差异均有统计学意义(P<0.05),交叉克氏针内固定组与弹性髓内针内固定组比较差异无统计学意义(P>0.05)。钢板螺丝钉内固定组、交叉克氏针内固定组和弹性髓内针内固定组的扭转刚度分别为(0.093±0.040)、(0.022±0.021)、(0.032±0.029) N·m/°,3组比较差异有统计学意义(F＝12.554,P<0.05);钢板螺丝钉内固定组分别与另2组比较,差异均有统计学意义(P<0.05),弹性髓内针内固定组和交叉克氏针内固定组比较差异无统计学意义(P>0.05)。 结论应用笔者团队基于成人掌骨形态学数据设计的弹性髓内针,最大折弯力,折弯刚度在钢板和交叉克氏针之间,且明显优于交叉克氏针;而最大扭矩和扭转刚度与交叉克氏针相当。该新型弹性髓内针能够满足掌骨骨折内固定术后早期功能康复需求。     

自动加压带锁髓内钉治疗股骨干骨折的生物力学原理与临床应用

目的：验证自动加压带锁髓内钉（ＡＬＮ）的生物力学性能比ＧＫ钉治疗股骨干骨折的优越性,为临床提供可靠的科学依据。方法：采用９具成人新鲜尸股骨标本,对其骨折固定后,在压缩、弯曲、扭转的生物力学性能进行电测实验应力分析。结果：①ＡＬＮ钉与国外ＧＫ钉在强度、刚度和稳定性方面相当（Ｐ＜０．０５）;②在应力遮挡率方面特别小,明显比ＧＫ钉优越（Ｐ＜０．０１）;③ＡＬＮ钉具有力学分布合理、应力遮挡小、内固定稳定可靠,手术操作方便,能早期恢复伤肢功能的特点。结论：ＡＬＮ钉除了具备ＧＫ钉抗弯、剪、扭、旋优良的作用外,还具备了ＧＫ钉所不具备的自动加压弹性固定的作用。解决了临床上坚强内固定（带锁髓内钉）骨折端应力传导不够或没有应力传导,弹性固定（梅花钉）不易控制骨折端弯、剪、扭、旋应力这一矛盾。是一种性能特别优良的内固定器械。