椎弓根螺钉固定结合硫酸钙椎体成形术治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学研究

目的探讨椎弓根螺钉固定结合硫酸钙椎体成形术治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学性能。方法15具新鲜雄性小牛胸腰椎标本制成11～L1脊柱功能单位,随机分为正常完整标本组（A组）、后路经椎弓根螺钉内固定组（B组）、椎弓根螺钉内固定结合硫酸钙椎体成形术组（C组）。3组标本在万能材料试验机上测试其生物力学性能,试验数据进行统计学处理,并进行组间比较。结果C组的椎体和椎间盘平均应变比B组低14％和12％,比A组低21％和13％;C组位移分别比B、A组减少25％和37％。胸腰椎椎体和椎间盘的强度：C组比B组高14％和24％,比A组高13％和20％;C组胸腰椎刚度比B、A分别高44％和53％。胸腰椎最大抗扭强度：C组分别比B、A组高18％和30％,扭转刚度C组分别比B、A组高30％和46％。以上数据经统计学处理,差异均有统计学意义（P〈0．05）。结论椎弓根螺钉固定结合硫酸钙椎体成形术治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学性能是优越的,不但强度、刚度大,而且术后的胸腰椎体稳定,有利于减轻内植物的应力负荷,进而降低螺钉的松动、折断发生率及术后椎体高度的丢失。     

髌股关节排列异常的生物力学特性变化的实验研究

目的：采用电测实验应力分析和压敏片测量技术相结合的方法,对髌股关节的运动肌群应力的变化特点、髌股关节接触面积和应力分布进行了一系列实验测试。材料与方法：采用8具人膝关节标本,保留关节囊及股四头肌机腱,髌股关节间隙内安放压敏片,肌腱上安放应力传感器,进行不同条件下的加载试验。结果：（1）股四头肌肌力对髌骨的稳定起重要作用。股内、外侧肌力不平衡（即股内侧肌肌力较弱）可使骸股关节接触压力和分布状态发生变化,使外侧髌股关节面接触压力升高。（2）在模拟髌股关节排列异常（髌骨外侧倾斜）的标本上,外侧髌股关节面接触压力及范围均明显增高,但髌骨固定在相对较小范围,使局部应力集中。（3）模拟外侧支持带松解的标本上,外侧关节接触压力和面积均有所下降,髌骨活动度增大,缓解了局部高接触压状态,但股四头肌肌力的不平衡仍影响髌骨的稳定。结论：股四头肌肌力不平衡对髌股关节接触应力和分布状态以及髌骨的位移范围均有较大影响,提示临床治疗中不应忽视对股四头肌肌力的恢复。     

后交叉韧带损伤的生物力学机制与功能重建

后交叉韧带损伤（ＩｎｊｕｒｙｏｆＰｏｓｔｅｒｉｏｒＣｒｕｃｉａｔｅＬｉｇａｍｅｎｔｏｆＫｎｅｅ）为强大暴力所致,因为在膝关节韧带结构中,ＰＣＬ最为强大。生物力学实验证明ＰＣＬ对抗外力的强度相当于前交叉韧带或内侧副韧带的两倍,它是膝部屈伸及旋转活动的主要稳定结构,相当于膝部活动轴。因此,ＰＣＬ损伤后不仅造成关节直向不稳,还可以导致膝关节旋转和侧方不稳定。从本世纪７０年代开始逐渐被众多的学者重视。一、ＰＣＬ损伤生物力学机制１．ＰＣＬ在膝关节稳定性中的力学作用：由于ＰＣＬ在膝关节韧带结构中最为强大,Ｋ…     

椎弓根导向仪的研制及其临床应用

目的：为安全探查椎弓根，研制椎弓根导向仪（ＰＥＡ），以利正确置放椎弓根螺钉。方法：依据低频电流作用下生物组织电阻抗存在显著差异的原理，研制了ＰＥＡ；对６具新鲜猪脊柱椎弓根作电阻抗测定；采用ＰＥＡ将椎弓根螺钉钉尖固定至椎体前缘皮质下，治疗２４例胸腰段脊柱不稳定骨折。结果：①猪软组织的阻抗值为８０５～８５４Ω，椎弓根松质骨７５９～２２８９Ω，椎弓根皮质骨１９８３～２７８９Ω。②２４例胸腰段脊柱骨折患者中有２１例接近解剖复位。结论：测量电阻抗探查椎弓根，有助于正确定向及深置椎弓根螺钉，ＰＥＡ在胸腰段脊柱骨折后路手术中有实用价值     

股骨—接骨板系统对外荷载反应的力学分析

本文运用有限元数值计算与实验应力分析相结合的方法,通过建立力学模型,有效地解决接骨板刚度和骨上应力水平之间的关系问题。此模型可用于对临床上骨—接骨板系统的应力场进行分析和估价,并为接骨板的设计提供依据。     

克氏针串接组合内固定治疗髌骨粉碎骨折的生物力学分析

目的：利用生物力学方法测试克氏针串接组合（CSKW）内固定治疗髌骨粉碎骨折的生物力学原理。方法：新鲜尸体膝关节，制成髌骨粉碎骨折模型，用CSKW法固定、单纯克氏针固定法、Magnuson法、钢丝环状缝扎法复位固定，应用实验力学方法测定，比较内固定后的生物力学性能。结果 CSKW复位内固定完全符合髌骨的生物力学性能，能满足膝关节锻炼时的钢度和强度。结论：CSKW固定治疗髌骨粉碎骨折，具有优越的力学和生物力学性能。     

Pyrford钢丝环扎张力带内固定治疗髌骨骨折的生物力学分析及临床研究

[目的] 测试Pvrford钢丝环扎加张力带内固定治疗髌骨骨折的生物力学特性，为临床治疗提供理论依据。[方法] 采集新鲜牛尸体膝关节标本，制成髌骨骨折模型，用Pyrford钢丝环扎加张力带固定，并与克氏针张力带、单纯钢丝环扎进行对照比较。[结果]Pyrford钢丝环扎加张力带内固定其强度和刚度相当于传统的8字形克氏针张力带，而且髌骨的应变、位移很小。临床应用Pyrford钢丝环扎加张力带内固定治疗髌骨骨折105例，随访6～23个月，优良率达98％。[结论]Pyrford钢丝环扎加张力带固定完全符合髌骨的生物力学性能，且能达到解剖复位，操作简便，固定牢固，适应早期功能锻炼的目的。     

距下关节、踝关节对后足运动影响的实验研究

目的研究踝关节与距下关节的运动范围及其对后足运动的影响。方法选用青壮年新鲜小腿-足标本8足,分别固定于特制的夹具中,用横穿跟骨体部的骨圆针标记跟骨,测量跟骨在坐标系内的三维位移,分别固定距下关节、踝关节,测量各自在固定情况下跟骨在坐标系内的三维位移。通过矩阵转换和函数方程,利用位移计算跟骨的三维旋转角度。分析后足在距下关节固定、踝关节固定或不固定任何关节时各平面活动范围及对后足活动度的影响。结果后足在不同的关节固定情况下均表现出三维运动。固定踝关节时,后足内翻15.99°±2.81°,外翻8.62°±1.90°,背屈3.70°±1.00°,跖屈5.87°±1.39°,内收7.64°±2.04°,外展3.99°±1.78°;固定距下关节时,后足内翻7.13°±1.07°,外翻5.52°±0.85°,背屈17.09°±2.87°,跖屈30.75°±5.04°,内收10.77°±1.56°,外展6.54°±1.88°;不固定任何关节时,后足内翻18.87°±3.89°,外翻9.12°±2.05°,背屈22.62°±3.21°,跖屈40.88°±5.77°,内收17.48°±2.26°,外展11.47°±2.29°。距下关节或踝关节固定后,后足在三个平面上的运动均受到影响。结论在后足运动中,内、外翻主要是距下关节的活动,背屈、跖屈主要是踝关节的活动。后足在冠状面上的运动,踝关节与距下关节能相互代偿     

距下关节三维运动测量方法学比较

目的: 探讨测量距下关节三维运动的简便、有效方法,为临床研究距下关节的运动及其损伤提供新的思路.方法: 选用青壮年新鲜小腿-足标本8个,以机械方法测量跟骨在笛卡尔坐标系内的三维位移,通过矩阵转换和函数方程,利用位移计算距下关节的三维运动角度.此外,在后足运动的极限位置对标本行螺旋CT扫描,三维重建,分析距下关节各平面活动范围.比较两种测量结果.结果: 两种方法测量距下关节水平面、冠状面运动,结果无显著性差异.结论: 机械测量较简便、经济,且精度较高;而影像学测量存在较大的观察误差,但作为一种无创的检查方法,有必要进行深入的研究.     

骨密度对椎弓根螺钉系统固定的影响之生物力学研究

目的：探讨骨密度（ＢＭＤ）对椎弓根螺钉系统固定的影响。方法：采用６具新鲜腰段脊柱标本，应用ＤＥＸＡ测试每个椎体的ＢＭＤ，并游离成单个完整椎体标本，按ＢＭＤ０．９ｇ／ｃｍ２为正常值的最低限。将标本分为正常组和骨质疏松组。按标准操作安置Ｄｉｃｋ钉，应用生物力学方法，测试螺钉最大轴向拔出力和矢状面摆动１°～５°时的弯矩、旋入螺钉时的最大扭力矩及螺钉拔出过程中的应变、位移和能量吸收率。结果：正常组平均ＢＭＤ为１．０２±０．１２ｇ／ｃｍ２，骨质疏松组为０．７１±０．１６ｇ／ｃｍ２，前者最大轴向拔出力和弯矩分别为１０６２．８±７２．２Ｎ、２．６Ｎ·ｍ，后者为２３２±９２．４Ｎ、０．４９Ｎ·ｍ。ＢＭＤ与最大拔出力有正相关关系（ｒ＝０．９０７）。旋入螺钉时的最大扭力矩与轴向拔出力密切相关（ｒ＝０．８９４）。螺钉在椎体内摆动５°时正常组承受的最大弯矩为２．６Ｎ·ｍ，骨质疏松组为０．４９Ｎ·ｍ。结论：ＢＭＤ对椎弓根螺钉的稳定性具有重要影响，是预测螺钉牢固程度的重要指标，术前应常规测试脊柱的ＢＭＤ，尤其对于老年人更为重要，最大扭力矩是术中预测螺钉稳定性的一个较好的力学指标。