带锁髓内钉在胫骨近端骨折的生物力学研究及临床应用

目的 探讨3种固定材料对胫骨Ⅱ区骨折固定的生物力学效果，并对应用带锁髓内钉患者术后随访。方法 32副新鲜成人尸体胫骨标本随机分成4组，一组作为正常对照，其余三组制成胫骨Ⅱ区斜行骨折模型，定量测试胫骨近端骨密度，分别用带锁髓内钉、L型动力加压钢板及外固定支架固定。测定各组在400N时的应力应变情况及垂直压缩和三点弯曲时的生物力学性能，同时对28例带锁髓内钉患者随访。结果 （1）各组间胫骨近端骨密度无明显差别；（2）髓内钉组压缩应变最小，接近正常对照组。（3）髓内钉抗压刚度最强，钢板抗弯刚度最强，各组间有明显差别，外固定支架压缩及弯曲性能最差。（3）临床随访结果按Joher-Wruhs评分标准优良率82．1％。结论 带锁髓内钉固定坚强，应力遮挡小，适于胫骨近端骨折固定。     

髓内钉与锁定钢板治疗肱骨近端骨折的有限元分析

背景：髓内钉及锁定钢板治疗肱骨近端骨折在临床中应用广泛，但其内固定方式选择尚未达成共识。目的：通过有限元分析比较髓内钉与锁定钢板治疗两部分及三部分肱骨近端骨折的生物力学稳定性。方法：收集1名志愿者肱骨CT数据，导入Minics 21.0、Geomagic Wrap、SoildWork 2017及Abaqus 2021中，建立两种内固定方式治疗两部分及三部分骨折的有限元模型，分别为A组(髓内钉固定两部分骨折)、B组(锁定钢板固定两部分骨折)、C组(髓内钉固定三部分骨折)、D组(锁定钢板固定三部分骨折)，对比分析肱骨及内固定物的应力分布、位移程度及其最大值。结果与结论：(1)A组模型中肱骨的最大应力及最大位移值最小，D组模型中肱骨的最大应力及最大位移值最大，锁定钢板组应力主要集中在肱骨头内侧下方及螺钉孔区域，而髓内钉组应力主要集中在骨折线周围及肱骨外科颈外侧下方区域，两者位移分布无明显差异，主要集中在肱骨远端；(2)A组模型中髓内钉的最大应力值最小，D组模型中锁定钢板的最大应力值最大，两种内固定的最大应力均主要集中在肱骨距螺钉及与内固定连接处，锁定钢板的应力云图分布集中，而髓内钉的应力云图...     

前外侧或后内侧辅助钢板结合髓内钉固定胫骨近端 1 / 3 骨折的生物力学研究

目的 研究髓内钉结合辅助钢板固定胫骨近端1/3骨折的稳定性,比较并观察胫骨近端1/3骨折后内侧辅助钢板与前外侧辅助钢板结合髓内钉固定的生物力学特点。方法 选取Sawbones第4代人工胫骨模型。根据辅助钢板位置分为后内侧钢板组和前外侧钢板组,每组4例,髓内钉远近端均2枚锁定钉固定,钢板远近端各3枚皮钉双层皮质固定。模拟AO分型41-A2型骨折,水平截骨平面位于胫骨髓内钉近端锁定钉远端0.5 cm即近端关节面以远5～6 cm位置。截骨完成后,通过生物力学试验机分别进行轴向压缩、三点弯曲、循环加载及极限应力测试,比较各组轴向刚度、三点弯曲刚度等结果。结果 轴向压缩实验表明,后内侧钢板组平均轴向刚度低于前外侧钢板组,两组间差异无统计学意义。三点弯曲实验表明,后内侧钢板组无论是对抗内翻应力(钢板位于骨折压力侧,t=3.679,P<0.05)还是外翻应力(钢板位于骨折张力侧,t=8.975,P<0.05),其弯曲刚度均优于前外侧钢板组。结论 辅助钢板结合髓内钉固定胫骨近端1/3骨折可以提高近端骨折块固定的稳定性,并允许患者更早负重。钢板置于后内侧或者前外侧均能够提供足够的轴向强度,后...     

锁定加压钢板与交锁髓内钉固定肱骨投掷骨折的有限元分析

目的通过三维有限元法对锁定加压钢板和交锁髓内钉固定肱骨投掷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。方法分别建立前外侧锁定加压钢板、后侧锁定加压钢板、顺行髓内钉、逆行髓内钉固定肱骨投掷骨折的三维有限元模型。应用有限元分析法在相同的加载和约束条件下模拟轴向压缩、逆时针扭转和三点弯曲三种工况,评价各组内固定最大等效应力、肱骨骨折块及骨折断端最大等效应力。结果 (1)内固定最大等效应力:锁定加压钢板置于前外侧较后侧最大应力值小;逆行较顺行髓内钉在压缩工况最大应力值更大,扭转和弯曲工况较小;(2)骨折块最大综合位移:髓内钉较锁定加压钢板组大,锁定加压钢板置于前外侧较后侧大,顺行髓内钉较逆行髓内钉大;(3)骨折断端最大等效应力:锁定加压钢板较髓内钉组骨折断端最大应力大且应力分布均匀。结论应用锁定加压钢板较髓内钉治疗肱骨投掷骨折更加稳定且应力均匀;锁定加压钢板置于后侧较前外侧更稳定但应力略大;逆行髓内钉稳定性优于顺行髓内钉。     

数字散斑法加载100 N与500 N测量胫骨干骨折内固定下的位移

背景：以往研究多以传感器研究钢板置入内固定治疗骨折生物力学特点,存在直接接触、精度低等缺点。 目的：以数字散斑法测试成人胫骨加压钢板内固定中骨折断端第4颗和第5颗螺钉在不同拉力条件下的平均位移。 方法：测试之前在所有成人胫骨标本表面喷涂银漆粉,用于数字散斑测量。横行截断胫骨中点,制造胫骨干中段骨折模型。将加压钢板置入胫骨后外侧骨膜下,骨折端两侧各4枚螺钉穿透4层骨皮质。标本分6个状态：A,8枚螺钉加压胫骨内固定(未锯断,模拟骨愈合状态);B,在A组的基础上胫骨中点锯断;C,在B组的基础上去掉上面第1颗螺钉;D,在C组的基础上去掉下面第1颗螺钉;E,在D组的基础上去掉上面第2颗螺钉;F,在E组的基础上去掉下面第2颗螺钉,按A~F组测量顺序进行测量。在100,500 N拉力下,用CSS-44100型电子万能试验机进行加载拉力测量骨折断端近侧第4颗与第5螺钉的位移。 结果与结论：方差分析显示在100 N拉力下(F=3.107),A组与F组比较方差的P < 0.05;在500 N拉力下(F=4.719),A组与F组比较方差的P值< 0.05。说明靠近骨折线的螺钉承受较大的应力,容易断裂,在加压钢板内固定治疗胫骨骨折时,经过推断假定其螺钉直径建议增加1.0~2.0 mm。     

锁定加压钢板置入内固定治疗胫骨骨折的力学分析

背景：锁定加压钢板结合了传统钢板和支架原理,即头部有锁定螺纹的螺钉和钢板锁钉孔构成的内固定支架锁定单元,又有传统螺钉和动力加压孔构成的内固定支架加压单元,在骨折的内固定治疗方面具有很多优势。 目的：分析锁定加压钢板置入内固定治疗胫骨骨折的生物力学特点,以及在胫骨骨折治疗中的疗效。 方法：锁定加压钢板是依靠钢板与螺钉的成角稳定性和螺钉与骨之间的把持力来实现骨折内固定的。骨髓腔细小时应避免螺钉尖端损伤近端皮质的骨螺纹,应更换为双皮质自攻螺钉至少在对侧骨皮质获得把持力。骨质疏松植入螺钉,由于单皮质骨螺钉产生的工作长度减少,在所有骨折块均使用双皮质自攻螺钉,以提高螺钉工作长度。当长骨轴线与钢板对线不良时,要么打入长自攻螺钉,要么改变角度打入标准螺钉。锁定加压钢板应选择适宜的长度,钢板的长度取决钢板跨越比和钢板螺钉密度,钢板与螺钉间的应力还受螺钉数量和位置的影响。 结果与结论：锁定加压钢板置入内固定可应用于骨干或干骺端的简单骨折、粉碎性骨折、关节内及关节周围骨折、骨折延迟愈合、闭合或开放截骨术和不适合髓内钉固定的骨干骨折,对于骨质疏松骨折和假体周围骨折的内固定有很好的成角稳定性和把持力。锁定加压钢板置入内固定治疗胫骨骨干骨折均取得满意的疗效,符合生物力学固定原理。需要术者熟练掌握锁定加压钢板的内固定技术,避免由于失误导致内固定的失败。     

交叉螺钉与钢板内固定治疗Sander III型跟骨骨折的有限元分析

目的 比较研究交叉螺钉与钢板固定治疗跟骨关节内骨折的术后即刻稳定性。方法 采集1名正常男性足部薄层CT数据集,据此建立交叉螺钉和钢板两种内植物固定跟骨Sander-III型骨折的三维有限元模型。分析两个模型在700 N垂直荷载下的应力分布和位移规律。结果 螺钉固定时应力集中于骨折端与螺钉接触的部位,不同部位螺钉的最大应力存在差别。钢板固定时应力集中于钢板与螺钉接触的位置,高应力区位于钢板中前部。钢板、螺钉与跟骨的最大应力均小于各自剪切强度。正常跟骨及骨折模型的位移集中于后距下关节,越向内侧位移越大。结论 交叉螺钉与钢板均可用于治疗跟骨骨折,固定具有良好的初始稳定性,建议术后早期进行功能锻炼和康复训练。     

交叉螺钉与钢板内固定治疗Sander Ⅲ型跟骨骨折的有限元分析

目的比较研究交叉螺钉与钢板固定治疗跟骨关节内骨折的术后即刻稳定性。方法采集1名正常男性足部薄层CT数据集,据此建立交叉螺钉和钢板两种内植物固定跟骨Sander-Ⅲ型骨折的三维有限元模型。分析两个模型在700 N垂直荷载下的应力分布和位移规律。结果螺钉固定时应力集中于骨折端与螺钉接触的部位,不同部位螺钉的最大应力存在差别。钢板固定时应力集中于钢板与螺钉接触的位置,高应力区位于钢板中前部。钢板、螺钉与跟骨的最大应力均小于各自剪切强度。正常跟骨及骨折模型的位移集中于后距下关节,越向内侧位移越大。结论交叉螺钉与钢板均可用于治疗跟骨骨折,固定具有良好的初始稳定性,建议术后早期进行功能锻炼和康复训练。     

交叉螺钉与钢板内固定治疗Sander III型跟骨骨折的有限元分析

目的 比较研究交叉螺钉与钢板固定治疗跟骨关节内骨折的术后即刻稳定性。方法 采集1名正常男性足部薄层CT数据集,据此建立交叉螺钉和钢板两种内植物固定跟骨Sander-III型骨折的三维有限元模型。分析两个模型在700 N垂直荷载下的应力分布和位移规律。结果 螺钉固定时应力集中于骨折端与螺钉接触的部位,不同部位螺钉的最大应力存在差别。钢板固定时应力集中于钢板与螺钉接触的位置,高应力区位于钢板中前部。钢板、螺钉与跟骨的最大应力均小于各自剪切强度。正常跟骨及骨折模型的位移集中于后距下关节,越向内侧位移越大。结论 交叉螺钉与钢板均可用于治疗跟骨骨折,固定具有良好的初始稳定性,建议术后早期进行功能锻炼和康复训练。     

交叉螺钉与钢板内固定治疗Sander III型跟骨骨折的有限元分析

目的 比较研究交叉螺钉与钢板固定治疗跟骨关节内骨折的术后即刻稳定性。方法 采集1名正常男性足部薄层CT数据集,据此建立交叉螺钉和钢板两种内植物固定跟骨Sander-III型骨折的三维有限元模型。分析两个模型在700 N垂直荷载下的应力分布和位移规律。结果 螺钉固定时应力集中于骨折端与螺钉接触的部位,不同部位螺钉的最大应力存在差别。钢板固定时应力集中于钢板与螺钉接触的位置,高应力区位于钢板中前部。钢板、螺钉与跟骨的最大应力均小于各自剪切强度。正常跟骨及骨折模型的位移集中于后距下关节,越向内侧位移越大。结论 交叉螺钉与钢板均可用于治疗跟骨骨折,固定具有良好的初始稳定性,建议术后早期进行功能锻炼和康复训练。     

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。     

自制加锁梅花针治疗股骨中下段骨折的生物力学测试

目的对自行研制的用于治疗股骨中下段骨折加锁梅花针进行生物力学测试,为临床应用提供生物力学基础。方法用6例新鲜成人股骨标本,制作股骨中上段骨折模型两种,梅花针固定;然后制作股骨下段骨折模型两种,加锁梅花针固定;最后利用股骨下段骨折模型交锁钉固定,每次作下一骨折模型前,用钢片张力带固定前一次的骨折线。依次对正常股骨标本、梅花针固定后的标本、加锁梅花针固定的标本、交锁钉固定的标本进行扭转测试、垂直压缩试验、4点弯曲试验,分析4组试验的实验数据。结果梅花针固定股骨中上段骨折、加锁梅花针固定股骨下段骨折和交锁钉固定的股骨下段骨折抗扭转测试中,均可以达到4Nm抗旋转刚度;轴向压缩试验中最大应变正常组和梅花针组、加锁梅花针组无明显差异,4点弯曲试验中梅花针与加锁梅花针和正常标本的弯曲刚度相近,交锁钉的抗弯曲刚度明显高于其他3者。结论加锁梅花针冶疗股骨中下段骨折,具有良好的生物力学性能,固定效果可靠。     

手舟骨腰部骨折3种内固定方式的有限元分析

目的　通过建立手舟骨腰部骨折三维模型来比较3种不同内固定方式的生物力学差异,为临床内固定方式的选择提供依据。 方法　选取健康志愿者的腕关节CT数据,应用软件建立舟骨腰部骨折的3种内固定方式模型：克氏针固定组、Herbert螺钉固定组、钉脚固定器组。分别在中立握拳位和腕背伸桡偏位施加载荷,并分析舟骨变形量、内固定器械的应力。 结果　在3种内固定装置下舟骨的变形量,克氏针最大,钉脚固定器最小。在两种工况下,舟骨变形量和固定装置的最大应力值不等,但趋势相同,均为钉脚固定器的舟骨变形量最小、所受的最大应力最小。钉脚固定器存在偏心效应,当载荷达到临界值时,易使舟骨愈合面出现开裂或不对称偏心现象。 结论　克氏针固定效果最差,钉脚固定器的固定效果最佳,钉脚固定器术后应适当限制手部负重。     

手舟骨腰部骨折3种内固定方式的有限元分析

目的　通过建立手舟骨腰部骨折三维模型来比较3种不同内固定方式的生物力学差异,为临床内固定方式的选择提供依据。 方法　选取健康志愿者的腕关节CT数据,应用软件建立舟骨腰部骨折的3种内固定方式模型：克氏针固定组、Herbert螺钉固定组、钉脚固定器组。分别在中立握拳位和腕背伸桡偏位施加载荷,并分析舟骨变形量、内固定器械的应力。 结果　在3种内固定装置下舟骨的变形量,克氏针最大,钉脚固定器最小。在两种工况下,舟骨变形量和固定装置的最大应力值不等,但趋势相同,均为钉脚固定器的舟骨变形量最小、所受的最大应力最小。钉脚固定器存在偏心效应,当载荷达到临界值时,易使舟骨愈合面出现开裂或不对称偏心现象。 结论　克氏针固定效果最差,钉脚固定器的固定效果最佳,钉脚固定器术后应适当限制手部负重。     

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。     

手指伸肌腱Ⅰ区肌腱末节指骨止点与毗邻组织的应用解剖学研究

目的　通过对手指伸肌腱Ⅰ区肌腱末节指骨止点与毗邻组织的解剖研究，为骨性锤状指微型钢板内固定手术提供解剖依据。 方法　解剖观测10例成人尸体上肢手标本，观察指甲根部甲基质、甲根与伸肌腱Ⅰ区末节指骨止点的解剖关系，测量伸肌腱Ⅰ区末节指骨止点至甲根、甲基质、关节面距离，测量伸肌腱Ⅰ区末节指骨止点的宽度，测量末节指骨关节面水平的横径及纵径。显微镜下观察伸肌腱Ⅰ区末节指骨止点的形态及其与周围组织之间的联系。 结果　甲根近端未能完全覆盖甲基质，甲基质与伸肌腱Ⅰ区末节指骨止点相距（1.21±0.21）mm，两者之间平铺一层疏松结缔组织。伸肌腱Ⅰ区末节指骨止点宽度为（6.27±1.23）mm，在关节水平厚度为（1.02±0.21）mm。伸肌腱Ⅰ区末节指骨止点在肌腱掌侧面至末节指骨关节面（1.22±0.21）mm。末节指骨的关节面水平的横径为（8.00±2.21）mm，纵径为（6.22±1.21）mm。伸肌腱Ⅰ区与远侧指间背侧关节囊联系紧密，显微镜下解剖未见两者之间存在明显的解剖间隙。 结论　末节指骨背侧正中皮肤切口可充分显露伸肌腱Ⅰ区末节指骨止点周围组织结构；在应用微型钩状钢板固定骨性锤状指末节撕脱骨折块时，钢板远端与甲基质部分重叠，需要部分切开甲根及甲基质。伸肌腱Ⅰ区与远侧指间背侧关节囊联系紧密，该处伸肌腱终腱存在类似掌板样纤维软骨组织。     

重度骨质疏松条件下后路枢椎三种内固定方式的有限元分析

目的　通过有限元分析重度骨质疏松（Severe osteoporosis,SOP）条件下后路枢椎不同植钉方式在上颈椎中的生物力学特性。 方法　对1例健康成年男性进行上颈椎CT扫描,获得图像。结合有限元前处理软件,设置材料属性模拟出SOP的寰枢椎（C1~C2）失稳模型,依据手术方案建立后路寰椎双侧椎弓根螺钉（B-C1PS）+枢椎3种不同植钉方式固定：枢椎双侧椎弓根螺钉（B-C2PS,模型A）;枢椎双侧椎板螺钉(B-C2TL,模型B);B-C2PS联合B-C2TL（模型C）。分析3种模型屈伸、侧弯和轴向旋转工况下的C1~C2关节活动度、C1位移以及C2螺钉应力分布情况。 结果 在SOP的C1~C2失稳有限元模型上,模型C在不同工况下C1~C2关节活动度和C1位移最小。C2联合固定时螺钉受到的最大应力较单一固定小：模型C枢椎椎板钉在各个工况下最大应力值小于模型B,模型C枢椎椎弓根螺钉在各个工况下最大应力值小于模型A。模型C应力主要集中于C2PS根部及寰枢椎椎弓根螺钉与钉棒连接处。 结论 在SOP条件下采取模型C内固定方式较模型A、B稳定性更好。枢椎螺钉受到的应力产生分散,枢椎螺钉更加不容易产生术后疲劳性松动脱出。     

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。     

长骨干钻孔深度对接骨螺钉固定强度的影响

目的　研究钢板螺钉固定中的钻孔类型对钉道微观结构和螺钉固定强度的影响。 方法　取8根防腐尸体股骨，每根股骨均布10个钻孔标记并随机分通孔、半通孔两组，钻取通孔、半通孔两种孔型并置入螺钉测试拔出力。两组螺钉置入深度一致，截取骨段量取两组孔型孔位的骨皮质厚度，最后用体视显微镜观察比较孔道骨组织微观结构。 结果　通孔、半通孔组的骨皮质厚度分别为（0.687±0.046）cm、（0.706±0.014）cm，两组间骨皮质厚度无统计学差异；通孔、半通孔组的螺钉拔出力分别为（3.495±0.345）kN、（4.008±0.548）kN，两组间的螺钉拔出力存在统计学差异；通孔、半通孔组钻孔出口侧外环骨板表面撕裂区的平均高度分别为（0.256±0.045）cm、（0.078±0.035）cm，两组间有统计学差异。 结论　钢板螺钉固定钻取孔道时采用半通孔，螺钉置入深度不变，在满足与通孔同样的骨-螺钉接触面积的同时，因出口侧外环骨板破坏较轻，可提供更强的螺钉固定强度。