髋臼四边体骨折3种内固定方式的生物力学评价

目的　探究髋臼四边体骨折的最优内固定方式。 方法　采用半骨盆标本制作髋臼四边体骨折模型12具,按内固定方式随机分成3组,A组：骨盆缘下重建接骨板,B组：骨盆缘下锁定重建接骨板,C组：前柱重建接骨板结合方形区螺钉。将柳叶状压敏片贴于股骨头上,通过垂直加载依次测量生理体重600 N下完整髋臼I组（未制作骨折线）和A、B、C 3组的臼顶接触特性,及连续分级负载下A、B、C 3组的水平位移和纵向位移。 结果 生理体重600 N下3组内固定的髋臼负重区接触特性未能恢复至正常,负重面积、平均应力、峰值应力及分级载荷下水平位移和纵向位移均存在统计学差异（P<0.05,200 N除外）,且水平位移和纵向位移都随载荷的增加而增大,而在1800 N时A组纵向位移达到失效标准。 结论 对髋臼四边体骨折予以3种不同内固定,前柱重建接骨板结合方形区螺钉内固定的稳定性及接触特性均优于骨盆缘下接骨板内固定,可以减少创伤性关节炎的发生率。     

髋臼部T形骨折四种不同内固定方式的生物力学有限元分析

目的　髋臼部T形骨折解剖结构较为复杂,损伤机制多种多样,在临床治疗中难以制定统一的手术金标准。本文通过建立有效的髋臼部T形骨折有限元模型,比较四种不同内固定方式的生物力学稳定性之间的差别。 方法　利用有限元建模软件建立髋臼T形骨折模型后,应用相关有限元软件建立双柱逆行拉力螺钉（A）、前柱重建钢板联合后柱拉力螺钉（B）、后柱重建钢板联合前柱拉力螺钉（C）和双柱重建钢板（D）这4种不同内固定术后的模型,分别予以模拟站位和坐位并进行加载分析。 结果　分别在站位、坐位下,在加载方式相同的情况下髋臼T形骨折前后柱骨折线上最大位移及骨折线上节点位移均数表现为A＞B＞C＞D。 结论　应用双柱重建钢板内固定方式治疗髋臼T形骨折具有良好的生物力学稳定性,后柱重建钢板联合前柱拉力螺钉次之。     

不同内固定物治疗胫骨平台后内侧骨折的生物力学分析

背景：胫骨平台后内侧骨折的治疗较困难,容易出现因骨折固定方式选择不当导致骨折再次移位、骨不连、内固定失效及关节功能活动障碍等并发症。 目的：分析3种胫骨平台后内侧骨折不同固定方法的生物力学效果。 方法：27具新鲜骨标本,制成胫骨平台后内侧骨折模型,分别制成正常组,双钢板固定组,T形钢板固定组,拉力螺钉固定组。对以上3组进行压力、载荷-位移、应力强度、刚度和旋转性能测试。 结果与结论：双钢板固定组载荷-位移显著小于T型钢板固定组和拉力螺钉固定组,双钢板固定组轴向刚度、水平剪切刚度及转矩扭角变化,均显著大于T型钢板固定组和拉力螺钉固定组。提示胫骨平台后内侧骨折双钢板固定较其他2种方法更具有生物力学上的稳定性。     

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。     

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 ,反而增加了手术创伤及难度     

AO松质骨拉力螺钉和组合松质骨拉力螺钉加压固定的生物力学

目的:比较AO松质骨拉力螺钉和组合松质骨拉力螺钉加压固定骨折后承受动态载荷的能力。方法:利用0.12 g/cm~3 Sawbone建立骨折模型,并用AO松质骨拉力螺钉和组合松质骨拉力螺钉结合接骨板分别加压固定,构建动态载荷装置;Electro Force~3510材料试验机给予周期动态载荷:峰/谷:150 N/100 N,每100周期峰值增加10 N,谷值在加载过程中维持不变,频率2 Hz。测量动态载荷完成1 mm位移载荷峰值及周期数。结果:组合松质骨拉力螺钉结合接骨板加压固定后发生1 mm位移载荷峰值及周期数显著优于AO松质骨拉力螺钉(P0.01)。结论:相对于AO松质骨拉力螺钉加压固定骨折,组合松质骨拉力螺钉加压固定更加可靠,可以承受更多的应力载荷。     

髋臼横断骨折双柱内固定的生物力学分析*

背景：骨盆髋臼骨折治疗的关键是精确的骨折复位和稳定的内固定。 目的：分析比较3种髋臼横断骨折双柱内固定手术的生物力学特性,找到固定效果最好的双柱内固定手术方法。 方法：建立各向异性的骨盆髋臼横断骨折模型,通过对最大位移、最大等效应力等评价指标的有限元综合分析,比较分析双柱螺钉、前柱螺钉后柱钢板、双柱钢板等3种双柱内固定方法在站立位置的生物力学性能差异。 结果与结论：有限元分析双柱螺钉固定最大位移1.827 mm,最大等效应力26.589 MPa;前柱螺钉后柱钢板固定最大位移2.080 mm,最大等效应力106.04 MPa;双柱钢板固定最大位移2.987 mm,最大等效应力200.37 MPa。3种双柱内固定方法稳定性最好的是双柱螺钉固定,最后是双柱钢板固定。      

Magic螺钉固定治疗髋臼后柱骨折的生物力学分析EI北大核心CSCD

通过有限元法分析Magic螺钉治疗髋臼后柱骨折的生物力学稳定性。基于志愿者计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)数据建立骨盆三维有限元模型并验证其有效性,然后生成髋臼后柱骨折模型,模拟采用经坐骨结节逆行拉力螺钉、后柱单钢板、后柱双钢板和Magic螺钉进行固定,比较四种固定模型的生物力学稳定性差异。在骶骨上部施加500 N压力模拟人体重力,站位以及坐位状态下逆行拉力螺钉、后柱单钢板、双钢板以及Magic螺钉固定模型的植入物最大应力分别为:114.10、113.40 MPa;58.93、55.72 MPa;58.76、47.47 MPa;24.36、27.50 MPa;骨折端最大应力分别为:72.71、70.51 MPa;48.18、22.80 MPa;52.38、27.14 MPa;34.05、30.78 MPa。两种状态下逆行拉力螺钉固定模型骨折端位移均为最大,Magic螺钉在站立状态下位移变化量最小,但是坐位状态明显高于两种钢板固定。Magic螺钉可以满足髋臼后柱骨折的稳定性需要,与传统拉力螺钉、钢板固定方式相比具有应力分布更均匀、受力更小等优点,是一种值得推荐的内固定方法。     

骨盆前环骨折经皮空心拉力螺钉固定的生物力学研究

目的：通过骨盆生物力学的研究,为前环骨折提供可供选择的临床治疗方式。方法：15具防腐湿性尸体,随机分成三组每组5具。A组骨盆完整,行预试验;B、C两组制成前环骨折模型,B组采用空心拉力螺钉固定,C组采用重建钢板固定。各组均接受不超过500次的循环压力负荷,直至结构衰竭,经动态机械性能分析（DMA）并记录压应力和各方向位移。结果：A组在150N／3Hz模式下出现应力松弛,耻骨支间位移（0．7±0．32）mm;250N／5Hz负荷模式下发生结构衰竭,位移（3．0±0．88）mm。相同的压力／频率耦合模式下,发生松弛时B组位移（1．26±0．49）mm,C组位移（1．06±0．45）mm;发生衰竭时B组的应力为（1010．4±542．46）N,C组为（919．2±409．34）N。结论：拉力螺钉与重建钢板相比,应力足够坚强,基于骨盆的生物力学特点,能够改善前环骨折的治疗。     

3种固定器在治疗Lisfranc损伤中的生物力学比较与分析

目的　评价新型镍钛记忆合金四角固定器在治疗跗跖关节损伤中的固定稳定性,并与空心拉力螺钉、背部钢板的固定强度进行对比分析。 方法　在6具新鲜下肢标本中,利用Electr0Force ® 3510高精度生物材料实验系统按以下分组顺序在600 N轴向载荷下测试标本整体的静态刚度。A组为空白对照组,为无损伤状态;B组为损伤组,人为建立跗跖关节损伤模型;C组为新型镍钛记忆合金四角固定器固定组;D组为背部钢板固定组;E组为空心拉力螺钉固定组。其中B、C、D组分别给予3000个疲劳循环,测试其疲劳前后的及时稳定性及疲劳稳定性。 结果　3种内固定方式疲劳前后的自身比较中,应用配对t检验,差异均无统计学意义（P＞0.05 ）。应用随机区组设计方差分析比较各组,B组与A组间差异有统计学意义（P＜0.05 ）,整体刚度B组小于A组。A组、C组、D组间差异无统计学意义（P＞0.05 ）,并与E组比较差异有统计学意义（P＜0.05 ）,整体刚度小于E组。 结论　新型镍钛记忆合金四角固定器在治疗Lisfranc损伤中可以提供充足的固定强度,这为临床实施镍钛记忆合金四角固定器内固定术提供生物力学依据。     

有限元分析髋臼横行骨折不同植入物的内固定方式

BACKGROUND: Transverse acetabular fracture often involves the damage of anterior and posterior columns of acetabulum. The most popular fixation of the anterior and posterior columns needs the combined anterior and posterior approach. Big trauma is not conducive to patient’s recovery after surgery. Limited incision or percutaneous minimally invasive lag screw placement can reduce soft tissue injuries, but the strength of the fixation lacks of biomechanical verification. OBJECTIVE: To compare different types of fixations for transverse acetabular fracture, explore the appropriate fixation options that can achieve effective fixation and reduce tissue injury by combing with repair approach and the condition of soft tissue.  METHODS: The fourth generation of synthetic semi-pelvic sawbones was set as a template to establish a model of acetabular transverse fracture using finite element analysis. Five different fixation options were used to fix the transverse acetabular fracture. The magnitudes of anterior and posterior displacement of transverse fracture were compared to assess the stability of different options under a simulated condition of incomplete weight bearing stand. RESULTS AND CONCLUSION: The motion at anterior column was minimal when fixed by anterior column locking plate + posterior column screw and the minimum displacement at posterior column was the fixation of anterior column screw + posterior column locking plate. Both of the motions of these two fixations were less than the reconstruction plate fixation respectively. The worst fixation was the anterior column and posterior column lag screw fixation with the largest displacement. The anterior column locking plate + posterior column screw, accomplished by single approach, could not only reduce surgical trauma, but also has a stronger stability. Moreover, this fixation option is effective method to place posterior column lag screw under direct vision and reduce the difficulty of screw implantation.       

髋臼后壁软骨面平行角重建螺钉置入安全性的CT扫描图像分析

目的　通过三维CT和计算机软件分析以髋臼后壁软骨面平行角为参考时螺钉置入的理想位置、方向和长度,以指导手术和导向器研发。 方法　回顾性分析2008年7月至2016年7月我院收治的不稳定髋臼后壁骨折螺钉、钢板双重固定患者15例,男11例,女4例;年龄21～52岁,平均36.5岁,对比双侧髋臼CT图像评估手术的复位效果,计算机软件统计分析以髋臼后壁软骨面平行角为参考时螺钉置入的理想位置、方向和长度,并区分后壁螺钉置入的相对危险区和相对安全区。 结果　髋臼后壁危险区宽度对照组为（9.56±1.74）mm,手术组为（9.57±1.71） mm,安全区宽度对照组为（31.34±2.73） mm,手术组为（31.53±2.60） mm;髋臼后壁软骨面平行角对照组为（63.05±3.89）°,手术组为（62.33±3.46）°,相对螺钉长度对照组为（31.36±2.75）mm,手术组为（31.67±2.61） mm;上述参数差异均无统计学意义（P>0.05）。 结论　所有病例手术复位效果良好,髋臼后外侧壁靠近髋臼缘侧1/4（约1 cm）范围内为螺钉置入的相对危险区,而位于内侧3/4（约3 cm）范围内为相对安全区域;髋臼后壁软骨面平行角约60°,螺钉相对长度约为3.1 cm,当长度超过3.1 cm左右,角度大于60°,且位于危险区时螺钉进入关节腔风险性增大,而螺钉以小于或等于60°角度在相对安全区内置入可避免螺钉进入关节腔。     

重建钢板前置和上置固定锁骨中段斜形骨折的有限元分析

目的　通过三维有限元法对重建钢板前置和上置固定锁骨中段斜行骨折的生物力学稳定性进行比较,为临床应用提供理论参考。 方法　建立锁骨中段斜行骨折分别予以重建钢板前置位固定和上置位固定的三维有限元模型,相同的加载和约束条件下模拟轴向压缩、顺时针扭转、逆时针扭转和三点弯曲4种工况,评价不同内固定的最大等效应力、骨折块的最大综合位移和骨折断端的最大等效应力。 结果 ⑴压缩工况下前置位和上置位各评价指标无差异;⑵在顺时针扭转和弯曲时,前置位内固定装置的最大应力明显大于上置位,但骨折块的最大综合位移和骨折断端的最大应力差别不大;⑶在逆时针扭转工况下,上置位固定的各个指标数值虽大于前置位,但基本接近。 结论　对于重建钢板固定锁骨中段斜行骨折,前置位固定比上置位更容易出现应力集中,提示上置位固定的生物力学稳定性优于前置位。     

骨盆骨折S_1螺钉结合棒板内固定系统的生物力学评价

目的探讨采用自行研制的S1螺钉结合棒-板内固定系统治疗骨盆骨折的生物力学性能,为临床应用提供科学依据.方法采集新鲜的冷冻尸体骨盆标本10具,造成C1～3骨盆骨折模型,分别应用S1螺钉结合棒-板内固定系统、S1螺钉结合Galveston技术内固定、骶骨棒、骶髂关节螺钉、前路重建钢板等内固定方法固定,采用实验应力分析方法对其力学性能进行比较研究.结果骨盆骨折采用S1螺钉结合棒-板内固定系统,其强度、刚度、稳定性均接近正常骨盆,统计学无显著性差异(P＞O.05),与其它内固定方法比较均有显著差异(P＜0.05).结论采用S1螺钉结合棒-板内固定系统治疗骨盆骨折,其强度、刚度最佳,优于其它内固定方法,是一种理想的新型内固定器械.     

三维重建模型模拟拉力螺钉固定髋臼后柱骨折的研究

目的　为经坐骨小切迹置入拉力螺钉内固定髋臼后柱骨折提供应用解剖学基础。 方法　用60例正常成人骨盆CT数据（男30例,女30例）,导入Mimics14.1行三维重建,观测骨盆三维模型髋臼后柱的纵轴走向,模拟置钉并确立螺钉穿出点。测量髋臼后柱纵轴的长度、后柱纵轴与冠状面夹角α和矢状面的夹角β,测量进针点及后柱盆腔侧、髋臼侧骨皮质厚度。 结果　髋臼后柱轴线向下穿出点位于坐骨小切迹中点,向上穿出点位于弓状线后端与髂前上棘连线中点。髋臼后柱纵轴的长度男性（105.04±　4.29）mm、女性（101.80±3.20）mm,α角男(33.41±2.18)°、女(31.56±2.71)°,β角男(21.74±1.19)°、女(19.15±　1.24)°。进钉点骨皮质厚度为(5.54±0.46)mm,盆腔侧和髋臼侧分别为(1.45±0.13)mm、(1.04±0.10)mm。 结论　三维重建模拟经坐骨小切迹中点行后柱拉力螺钉内固定,可快捷、准确测量钉道参数并进行术前评估,用该方法置入拉力螺钉固定后柱安全简便。     

三种固定方式修复胫骨平台后外侧骨折的生物力学比较

背景：胫骨平台后外侧骨折修复方案包括后侧钢板螺钉、外侧钢板螺钉和前后拉力螺钉内固定;选择何种内固定方法主要是靠医师的临床经验,研究结果也大多是临床报道,缺乏力学实验的依据。 目的：从生物力学角度比较外侧钢板螺钉组、后侧钢板螺钉组、前后拉力螺钉组3种固定方式修复胫骨平台后外侧骨折的生物力学变化。 方法：采用6具成年男性防腐尸体胫骨标本共12个进行干骺端骨密度测定。电动摆锯建立胫骨平台后外侧1/2骨折模型,模型随机分3组进行前后拉力螺钉固定、外侧钢板螺钉固定、后侧钢板螺钉固定。利用有限元法和生物力学方法在250,500,1 000 N的轴向载荷下测试骨折块的轴向位移值及最大位移值分布区。 结果与结论：3组标本干骺端平均骨密度差异无显著性意义(P > 0.05)。在轴向载荷为250 N时,有限元实验中骨折块的位移值,前后拉力螺钉组最小,为0.013 521 mm;后侧钢板螺钉组居中,为0.016 991 mm;外侧钢板螺钉组最大,为0.138 200 mm,在500,1 000 N时情况类似。实验生物力学结果显示,前后拉力螺钉组的位移值明显小于外侧钢板螺钉组和后侧拉力螺钉组(P < 0.05);后侧钢板螺钉组与外侧钢板螺钉组比较差异无显著性意义(P > 0.05),两种测试方法最大位移值分布区域都在近侧胫腓关节交界区。提示在生物力学稳定性方面,前后拉力螺钉组最具优势,外侧钢板螺钉组较差。临床可以考虑将前后拉力螺钉固定作为修复胫骨平台后外侧骨折的首选方案。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;组织工程全文链接：     

掌侧逆行固定治疗腕舟骨腰部骨折三维有限元分析

目的 建立腕舟骨腰部骨折掌侧入路螺钉逆行固定与顺行固定的三维有限元模型,分析对比逆行固定与顺行固定术后的生物力学稳定性,为逆行固定提供生物力学依据.方法 通过CT扫描获取尺桡骨远端、各腕骨与掌骨近端的空间结构信息,利用三维有限元软件建立腕舟骨腰部骨折模型.接着以临床手术操作为参照,建立不同角度螺钉逆行固定模型以及将螺钉置于腕舟骨轴线的顺行固定术后的三维有限元模型.模拟腕舟骨腰部骨折螺钉内固定术后的受力情况,比较分析逆行固定不同螺钉内固定位置骨折端水平位移和螺钉所受最大应力大小,并与顺行固定模型对比.结果 在所有逆行固定模型中,螺钉在腕舟骨轴线上时螺钉所受应力最小、骨折端水平移位最小.在所有模型之中,顺行固定模型螺钉所受最大应力最小、骨折端水平移位最小,且与逆行固定螺钉在腕舟骨轴线时的模型非常接近.结论 逆行固定时将螺钉置于舟骨轴线时模型最稳定,而当螺钉置于舟骨轴线上时,逆行固定与顺行固定生物力学稳定性未见明细差异.     

长板与拉力螺钉固定治疗髋臼后柱骨折的建模及稳定性比较

目的　评估长钢板和逆行经皮拉力螺钉内固定治疗髋臼后柱骨折的生物力学稳定性。 方法　利用有限元建模软件建立逆行经皮拉力螺钉（A）和长钢板(B)固定髋臼后柱骨折模型,模拟站立位和坐位,以相同的加载方式对两种模型进行三维有限元分析。 结果　在站、坐位时,髋臼后柱骨折髋臼处最大应力(A分别为12.35 MPa、3.30 MPa;B分别为9.75 MPa 、2.87 MPa)、最大位移（A分别为0.45 mm、0.38 mm;B分别为0.44 mm、0.32 mm）及骨折线上各节点位移均数（A分别为0.404±0.049 mm、0.341±0.020 mm;B分别为0.381±0.055 mm、0.300±0.019 mm）均为A>B,A、B间差异具有明显差异。 结论　长钢板固定髋臼后柱骨折较逆行经皮拉力螺钉具有较好的力学稳定性。