一种新型骶髂关节内固定装置的三维仿真与对比验证

目的采用三维有限元方法对一种新型的棒-板内固定装置固定骶髂关节骨折脱位的力学性能进行分析,并与骶髂关节螺钉和前路植入钢板两种固定方法进行比较。方法根据CT扫描数据建立完整骨盆的三维有限元模型。去除模型一侧的骶髂关节韧带群模拟骨折脱位,然后使用棒-板内固定装置,骶髂关节螺钉和前路植入钢板进行模拟固定。对各模型施加同样的载荷来确定每种固定的力学性能。结果与骶髂关节螺钉和前路植入钢板相比,棒-板内固定装置可使骶髂关节的最大位移分别下降40%和42%。与对照组相比,棒-板内固定装置可使主要承载区的最大应力明显下降。此外,使用棒-板内固定装置固定可使髋部软骨和皮质骨的最大应力显著低于骶髂关节螺钉和前路植入钢板固定。结论由于棒-板内固定装置具有较好的力学性能,其可为骨盆骨折提供较稳定的固定方式。     

椎弓根螺钉结合髂骨板间螺钉治疗旋转垂直不稳定型骨盆骨折

目的 探讨腰5骶1椎弓根螺钉结合髂骨板间螺钉治疗旋转垂直不稳定型骨盆骨折的临床应用效果.方法 对18例旋转垂直不稳定型骨盆骶髂关节骨折脱位患者采用后路椎弓根螺钉结合髂骨板间螺钉对其进行固定.骨盆前环均行切开复位内固定术.结果 全部患者垂直旋转移位纠正,骨盆外形均恢复.神经功能恢复理想.结论 腰5骶1椎弓根螺钉结合髂骨板间螺钉固定技术对于涉及垂直和旋转不稳定的骨盆环损伤有良好的复位稳定作用.     

垂直不稳定骨盆骨折各种内固定生物力学对比研究

本文根据生物力学原理,通过选用１８具新鲜湿润固定骨盆标本,建立不同内固定骨盆实验力学模型,运用应变,位移电测技术测定与比较了五种不同内固定方法在力学指标上的优劣。结果表明,垂直不稳定骨盆骨折采用π棒和Ｔ形钢板内固定,在强度,刚度与稳定性方面比其余内固定方法更具有优势,两者呈显著性差异。     

钉棒内固定Tile B2型骨盆骨折的生物力学效果

目的通过对比钉棒系统和钢板内固定Tile B2型骨盆骨折的生物力学行为,研究钉棒系统固定骨盆骨折的有效性。方法构建包含韧带结构的正常骨盆和2钉、3钉患侧、3钉健侧、钢板内固定Tile B2型骨盆有限元模型,在S1椎体上施加500 N均布载荷,模拟骨盆在双腿站立、单腿站立和坐位下的受力情况,对比正常骨盆与钉棒内固定、钢板内固定骨盆的位移和应力分布。结果钉棒系统和钢板均能对骨盆骨折进行有效固定,两者显示出与正常骨盆相似的位移和应力分布。各内固定中,3钉患侧内固定骨盆的最大位移在各工况下均最小,同时其应力水平明显低于其他内固定,双腿站立下其最大等效应力比2钉、3钉健侧和钢板内固定分别降低30.4%、20.8%、20.3%;坐位下分别降低31.8%、25.4%、18.5%;单腿站立下分别降低-6.5%、28.0%、61.1%。结论钉棒系统能够对Tile B2型骨盆骨折进行有效固定,且3钉患侧固定效果最佳。研究结果能够为临床骨盆骨折的方案选择提供理论依据。     

后路单钉棒治疗骶髂关节脱位的生物力学特性及其有效性

背景：目前骶髂螺钉广泛应用于治疗骶髂关节脱位,但是生物力学性能较差,不能达到坚强内固定。 目的：探讨应用单钉棒治疗骶髂关节脱位的力学强度及临床疗效。 方法：①取成年防腐标本12具,男女各半,分别切断骶髂关节韧带及耻骨联合结构,制作骶髂关节脱位、耻骨联合分离模型,将标本随机等分为骶髂螺钉固定组和骨盆后路单钉棒固定组,分别采用骶髂螺钉固定和骨盆后路单钉棒固定方法固定。②设定单钉棒系统临床适应证,收集16例骶髂关节脱位患者的临床资料,采用Mears的影像评定标准和骨盆骨折Majeed疗效评分评定固定效果。 结果与结论：在相同载荷下,骶髂关节标本后路单钉棒固定组的位移、轴向刚度、极限载荷和屈服载荷均大于骶髂螺钉组(P < 0.05)。16例患者随访时间平均为23.2个月(3~45个月)。根据Mears的影像评定标准,固定后解剖复位13例,满意3例。骨盆骨折Majeed疗效评分为60~100分,平均82分;其中C1型骨折的疗效优良率为82%,C2型为80%。提示与骶髂螺钉比较,应用后路单钉棒治疗骶髂关节脱位,其内固定强度更为可靠,临床疗效也更满意。     

数字化结合3D打印技术辅助复杂骨盆骨折的手术设计

目的　探讨Mimics14. 11软件数字化结合3D打印模型模拟手术辅助复杂骨盆骨折内固定的手术设计。 方法　筛选1例复杂骨盆骨折患者,将患者的骨盆及全套内固定物的薄层CT数据导入Mimics 14.11软件,进行骨折三维建模、骨折块虚拟复位、建立骨盆内固定物标准件库、选取最佳匹配的钢板及螺钉。3D打印出患者1:1的骨盆实体模型, 在模型上按照数字化设计进行模拟手术,将骨盆重建板的位置、钉道长度和方向同数字化设计比较,确定术中使用的钢板及螺钉。最后,按照术前演练进行实际手术骨折复位、钢板内固定。 结果　模拟手术共植入2块重建钢板和15枚螺钉,钢板植入的位置、螺钉植入的方向均与数字化术前设计高度一致,钉道长度与数字化术前设计比较无显著性差异(P>0.05)。实际手术与模拟手术的手术效果一致。 结论　数字化设计结合3D打印技术实现了复杂型骨盆骨折的个体化、精准化治疗,明显减少了患者的出血量,缩短了患者的康复周期。     

骶髂关节解剖型钢板的全骨盆三维有限元模拟

目的在高度仿真的完整骨盆三维有限元模型基础上,模拟使用新设计的解剖型钢板对骶髂关节骨折脱位进行固定,并与普通钢板的模拟固定进行对比,验证和分析新型钢板的性能.方法从CT精确重建髋骨和骶骨模型,采用专门的半自动流线型生物力学有限元网格划分器生成规则的体网格模型,并进一步建立骶髂关节的终板、软骨、关节接触面,和骨盆上的主要韧带组织及耻骨间盘.然后去掉一侧的骶髂关节韧带群模拟骨折脱位,使用新型的骶髂关节解剖型棒-板内固定系统进行固定模拟,同时使用普通钢板替代解剖型钢板建立对比模型,分别进行加载分析受力情况.结果通过使用新的解剖型钢板改进棒一板内固定系统,骶髂关节的最大相对位移值减小了约23%,骨盆主要传承负载区域的最大的应力值降低了约25%.结论新型的解剖型钢板有效地提高了骶髂关节棒-板内固定系统的力学性能,为骨盆骨折的治疗增加了一种更有效的新方法.     

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。     

新型骶髂关节内固定系统的三维仿真与对比验证

目的 建立使用新型的骶髂关节解剖型棒-板内固定系统（SABP）对骶髂关节骨折脱位 进行固定的三维有限元模型,并与骶髂关节螺钉、和前路重建钢板固定进行对比,验证 和分析其力学性能。 方法 根据CT扫描数据,采用专门的流线型生物力学有限元网格划 分器,建立完整骨盆三维有限元模型。去掉模型一侧的骶髂关节韧带群模拟骨折脱位, 使用新型的SABP内固定系统进行固定模拟,同时分别使用骶髂关节螺钉（SS）和前路重 建钢板固定（SP）建立对比模型,进行加载计算,分析受力情况。 结果 SABP 固定的 最大位移值比 SS固定减小约40%,比 SP固定减小约42%。与对照组相比,SABP 固定模 型中,在主要传承负载区域的最大Stress 值均为最小：在损侧髋皮质骨、和损侧髋软 骨区域, 比SS固定减小约 33%-70%;在骶皮质骨、和损侧髋皮质骨区域,比SP固定减 约 60%-75%。 结论 新型骶髂关节解剖型棒-板内固定系统的固定形式更趋合理,固定 结构更趋稳定,为骨盆骨折的治疗增加了一种更有效的新方法。     

自制微创股骨近端接骨板与普通动力髋螺钉治疗稳定型股骨转子间骨折的 生物力学对比

背景：研制一种新型植入物用于固定稳定型股骨转子间骨折。 目的：比较自制微创股骨近端系列接骨板与动力髋螺钉固定稳定型股骨转子间骨折后的生物力学性能。 方法：采集干燥股骨标本,模拟AO分型 A1.3型稳定型股骨转子间骨折模型,分别采用自制微创股骨近端系列接骨板和动力髋螺钉内固定,然后在股骨近端内外侧皮质布置6枚电阻片,检测固定后的抗压、抗弯、抗剪和抗扭能力。 结果与结论：股骨转子间骨折采用自制微创股骨近端系列接骨板固定后,股骨内、外侧强度比动力髋螺钉组固定强度高13%,内侧强度高16%,扭转强度高18%,扭转刚度高31%,差异有显著性意义(P < 0.05)。可见自制微创股骨近端系列接骨板整体生物力学性能优于常规用动力髋螺钉,前者能十分有效对抗股骨抗拉、抗压、抗旋和内翻能力。     

椎弓根钉置入治疗胸腰椎骨折

背景：近年来,随着医学、生物力学的发展以及各种各样新型内固定器械和方式的涌现,椎弓根钉置入内固定已成为治疗胸腰椎骨折的常用手段。 目的：阐述椎弓根钉在胸腰椎骨折置入内固定治疗的研究与应用进展。 方法：检索胸腰椎骨折与椎弓根钉置入内固定相关的研究文献,检索词为“胸腰椎骨折(thoracolumbar fracture);内固定(internal fixation);椎弓根(pedicle);螺钉(screw);椎弓根钉(pedicle screws)”,语言分别设定为中文和英文。从胸腰椎骨折分类系统,椎弓根钉临床应用进展和椎弓根钉固定系统特点3方面进行总结,对椎弓根钉置入内固定治疗胸腰椎骨折进行深入探讨分析。 结果与结论：椎弓根钉固定是一种有效的胸腰椎内固定技术,可用于各种原因引起的胸腰椎不稳,特别是胸腰椎骨折的治疗。椎弓根钉固定可以矫正畸形和维持脊柱的三维位置,提供较好的生物力学稳定性。椎弓根钉内固定系统能有效重建椎体高度,恢复生理曲度,并解除脊髓神经的压迫和恢复受损椎管的管径,重建脊柱的稳定性,纠正后凸畸形,临床上已广泛应用,具有创伤小、复位满意、固定坚强、操作简便等优点。     

后路固定术治疗胸腰椎爆裂骨折的生物力学研究

为了给胸腰椎爆裂性骨折病人手术方式的选择提供理论支持和临床依据,建立T10-L2节段正常脊柱模型、爆裂性骨折模型,经伤椎单节段固定模型、经伤椎双节段固定模型和跨伤椎短节段固定钉模型。在T10上表面施加400 N的压缩载荷和7.5 N·m的力矩,模拟人体前屈、后伸、左/右侧弯和左/右侧旋转6种生理活动,利用有限元方法分析3种手术固定方式的生物力学特性。结果表明,与完整的正常脊柱模型相比,3种固定模型在所有运动状态下的活动度(ROM)均有所减少。相比经伤椎双节段内固定模型,经伤椎单节段内固定模型在前屈、后伸、左弯、右弯、左旋和右旋6种受力状态下,椎弓根螺钉上的应力分别增加了78.1%、87.8%、90.5%、81.3%、51.3%,72.3%。经伤椎单节段固定术系统的活动度和正常脊柱最为相似,其在恢复脊柱稳定性的同时可最大可能地保护脊柱原有的力学属性,但其钉棒的最大应力远高于经伤椎双节段固定术。对于失稳严重的损伤,经伤椎双节段固定术可明显降低螺钉应力,同时提高脊柱的稳定性。     

腰椎单侧椎弓根螺钉固定并椎间融合的生物力学研究

目的：分析腰椎单侧椎弓根螺钉固定并椎间融合的生物力学性能,为临床应用提供理论依据.方法：采用6具新鲜成人脊柱腰骶段（L3～S1）标本,分别测试8 Nm载荷情况下完整标本（正常组）、单侧椎弓根螺钉内固定（螺钉组）、单侧椎弓根固定并单侧椎板减压（减压组）和单侧椎弓根螺钉固定并椎间融合（融合组）等四种状态下固定椎体的活动范围,并比较其生物力学的稳定性.结果：在8 Nm的纯力矩偶载荷下,减压组的屈伸、侧弯和旋转等3种活动范围均最大,其余按活动范围由大到小依次为正常组、螺钉组和融合组,4组间差异有统计学意义（P＜0.05）;螺钉组和融合组的3种活动范围组间差异无统计学意义（P＞0.05）,但均小于正常组（P＜0.05）.结论：单侧椎弓根螺钉固定并椎间融合可以提供良好的生物力学稳定性,可作为腰椎退行性疾病的治疗选择.     

经后路寰椎侧块螺钉、枢椎椎弓根螺钉内固定的临床应用

目的:探讨寰椎侧块螺钉、枢椎椎弓根螺钉内固定的临床应用.方法:应用寰椎侧块螺钉14枚,枢椎椎弓根螺钉20枚及连接板或棒稳定上颈椎10例,回顾性分析临床疗效,手术设计和并发症的预防.结果:进钉点显露过程中出现静脉丛出血3例,两例两处寰椎后弓下壁破裂,改为经寰椎后弓下置钉,无椎动脉损伤、感染、脑脊液漏,全部病例随访3个月～3 a,平均1.4 a,无内固定松动,骨折不愈合.结论:寰椎侧块螺钉,枢椎椎弓根螺钉及连接板或棒固定技术稳定上颈椎具有肯定的三维固定效果,操作简便,固定可靠,只要正确掌握适应症,术前以三维CT为基础进行科学设计,术中仔细操作,大多数并发症可避免,安全可靠.     

利用图像存储传输系统数据库构建下颈椎椎弓根模型及其临床意义

背景：下颈椎椎弓根钉内固定技术具有良好的生物力学强度、三维稳定性和植骨融合率。然而,由于下颈椎解剖结构复杂且个体差异性大,常导致螺钉置入困难,复位风险高。 目的：利用图像存储传输系统结合64排CT片及X射线片于内固定前精确测量下颈椎后方解剖学结构,指导下颈椎内固定过程中椎弓根置钉。 方法：51例下颈椎疾患病例利用图像存储传输系统测量定位法行颈椎椎弓根内固定。同时对比同期开展治疗的两种不同方案的颈椎内固定患者：解剖置钉法26例,管道疏通法17例。以Andrew椎弓根螺钉CT位置分级标准评价3组患者的置钉准确率。 结果与结论：图像存储传输系统测量定位组置钉准确率显著高于其他两组(P < 0.05),图像存储传输系统测量定位组病例均未发现脊髓、椎动脉、神经等组织损伤。提示应用图像存储传输系统结合64排CT及X射线片内固定前测量,能够指导内固定过程中安全置入颈椎椎弓根螺钉,置钉效果明显强于传统的解剖置钉法及管道疏通法。     

不稳定Hangman骨折颈椎前后路融合金属植入物内固定方式的对比

背景：对于Hangman骨折,采用颈前路融合钢板置入内固定和后路C2椎弓根、C3侧块钉棒置入内固定,目前存在争议。 目的：比较颈前路融合钢板置入内固定和后路C2椎弓根、C3侧块钉棒置入内固定治疗Hangman骨折的临床效果。 方法：将26例Hangman骨折患者按随机数字表法分为2组,分别行颈前路减压植骨钛合金钢板置入内固定与后路C2椎弓根、C3侧块钉棒置入内固定治疗。 结果与结论：与后路C2椎弓根、C3侧块钉棒置入内固定治疗比较,颈前路减压植骨钛合金钢板置入内固定治疗手术时间更短,术中出血与术后引流量更少(P < 0.05)。两组术中、术后并发症差异无显著性意义。提示与颈椎后路手术内固定相比,颈椎前路融合植入物内固定手术治疗Hangman骨折手术时间短,术中出血量少,术后颈椎功能恢复良好。     

内收型股骨颈骨折不同固定方式的生物力学分析

目的通过有限元法对内收型股骨颈骨折的不同内固定方法对比评价,寻找合理的固定方式,为临床应用提供理论依据.方法以内收型股骨颈骨折为研究对象建立模型,模拟单腿站立时的受载情况,在固定角度一定的情况下分别进行有限元计算.结果两钉竖放固定时的抗弯抗张能力和稳定性较好,但抗扭性较差,三钉固定时按倒△方式固定时的名指标均比较好,单钉固定时综合效果并不最差,而且临床操作简单,手术时间短.结论固定效果与螺钉的数量和组合方式有着直接的联系,根据病人的实际情况合理选择固定方式对于股骨颈骨折的愈合具有重要的作用.     

伤椎椎弓根植骨加短节段椎弓根螺钉置入内固定治疗老年人胸腰椎骨折

背景：传统椎弓根内固定系统加后外侧植骨融合治疗老年胸腰椎爆裂性骨折易发生复位角度、高度丢失,迟发性神经损伤,内固定松动。 目的：观察经骨折椎椎弓根植骨联合椎弓根内固定治疗老年胸腰椎爆裂性骨折的方法和效果。 方法：采用经骨折椎椎弓根植骨结合短节段椎弓根螺钉内固定治疗60岁以上老年胸腰椎爆裂性骨折患者32例。评价患者内固定置入前、后及随访时椎体高度、后凸角、椎管内占位,神经功能改变及腰背疼痛等变化。 结果与结论：32例病例均随访6个月以上。无断钉及内固定物松动,椎体高度、后凸角、椎管内占位、神经功能及腰背疼痛明显改善,且椎体高度、后凸角、椎管内占位无明显再丢失。提示经骨折椎椎弓根植骨联合椎弓根内固定,能同时恢复椎体高度及强度,能即时增加椎体的骨容量和脊柱的稳定性,减少内固定因应力过大造成的断钉、断棒、椎体高度丢失等并发症。     

Sextant经皮椎弓根螺钉固定矫正胸腰椎单节段椎体骨折

背景：虽然保守与传统开放复位内固定治疗胸腰椎骨折的疗效通常是可靠和令人满意的,但其也存在诸多不足。微创经皮椎弓根系统为胸腰椎骨折的治疗提供了新的方法。 目的：观察Sextant 经皮椎弓根螺钉系统治疗胸腰椎骨折的临床效果。 方法：共纳入55 例患者,均因单个椎体的单纯压缩性骨折于2011 年2 月至2013 年1 月在武汉大学人民医院骨科分别行Sextant经皮椎弓根螺钉固定(25 例)和传统开放复位内固定(30例)。 结果与结论：除开放复位内固定组2例患者出院后失访外,其余患者均获得随访,随访时间为8-14个月。行Sextant经皮椎弓根螺钉固定患者的手术时间、术中失血量、术后引流量和住院天数均显著优于传统开放复位内固定治疗的患者(P < 0.05);行Sextant经皮椎弓根螺钉固定和传统开放复位内固定的患者内固定后矢状位Cobb角、目测类比评分和功能障碍指数问卷表评分均显著低于内固定前(P < 0.05),而椎体前缘高度百分比显著高于内固定前(P < 0.05);两组患者内固定后8个月随访时的矫正丢失量和功能障碍指数问卷表评分差异无显著性意义(P > 0.05)。提示Sextant经皮椎弓根螺钉系统治疗胸腰椎单节段椎体骨折矫正效果满意,但临床应用时需掌握其准确适应证。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：