三枚中空螺纹加压钉+髂骨块植骨治疗股骨颈骨折的生物力学研究与临床应用

目的：对作者设计的三枚中空螺纹加压钉＋髂骨块植骨（ＨＳＩ）治疗股骨颈（头下型）骨折,进行生物力学分析。为临床应用提供科学依据。方法：利用新鲜尸股骨标本进行实验应力分析。比较三枚中空螺纹加压钉＋髂骨块植骨与单纯应用三枚中空螺纹加压钉固定（ＨＳ）比较,观察两者在内固定上的生物力学性能指标变化。结果;实验结果表明采用螺纹钉＋髂骨植骨固定（ＨＳＩ）与单纯采用螺纹钉固定（ＨＳ）治疗股骨颈（头下型）骨折,其生物力学性能无显著性差异。临床１３例实践证明。采用螺纹钉＋髂骨植骨术式符合生物力学模型。是治疗股骨颈（头下型）骨折一种有效的新方法。     

EZ取钉器的生物力学测试和临床初步应用

目的 通过生物力学测试和临床初步应用验证EZ取钉器对断钉、打滑螺钉的取出效果。方法 采用新鲜尸骨标本,股骨、胫骨、尺桡骨各4具,并随机分为两组：A组为起子取螺钉扭力组;B组为骨髓腔内灌骨水泥固定螺钉组,其中B1为螺钉打滑时最大扭力组;B2为EZ取钉器一个手柄时取钉器最大扭力组;B3为两个手柄时取钉器的最大扭力组,制成4种生物力学测试模型,内固定螺钉分为4.5 mm和3.5 mm两种类型。在万能材料试验机上测试实验标本,施加轴向载荷2 kN,测量扭转拔出螺钉时的最大扭矩值、扭角及螺钉拔出时功耗大小和效率。实验数据经统计学处理, 进行组间比较。并用EZ取钉器在12例患者中初步应用。结果 A组最大拔出扭矩为1.42～1.96 N·m,B1组为2.87～3.27 N·m,B2组为3.06～4.83 N·m,B3组为4.12～8.36 N·m,各组间均呈显著性差异（P<0.05）。其相对应各组的扭角均值分别为1.59°、0.77°、0.28°和0.16°,各组间有明显差异（P<0.05）。螺钉拔出（旋出）时,各组的功耗均值分别为12、21、32和45J;对应各组间的功率（机械效率）分别为0.20、0.35、0.53和0.75 J/s,组间呈明显差异（P<0.05）。在12例临床断钉和打滑螺钉患者中初步应用,均成功取出,未出现术后并发症。结论EZ取钉器具有足够的抗扭强度和刚度,夹持力大,拔钉稳定可靠,是取出骨骼中断钉和打滑螺钉较理想的工具。     

骨盆骨折π棒双重固定效应的生物力学研究

目的通过应力及应力遮挡的测定探讨π棒对骨盆骨折的动静力固定作用。方法甲醛固定新鲜成人骨盆标本12具,右侧骶髂关节和耻骨上下支截断,骶髂关节处分别以π棒和骶髂螺钉内固定。测量中立位下生理载荷时骨盆不同内固定的应力、应变和位移;测量骨盆骨折π棒固定后不同运动状态下(中立位、后伸、前屈、健侧屈)生理载荷时腰椎和骨盆上的应力值与应力遮挡率。结果π棒和骶髂螺钉固定的应变平均为68με和113με(P<0.05)。π棒固定时,中立位和后伸时,应力遮挡率较大(η=31.80%和33.35%),应力大部分从π棒传导,适用于骨折早期;而前屈及健侧屈时,腰椎应力遮挡率明显减小(η=22.23%及η=23.07%),应力主要从腰椎及骨盆传导。结论本实验表明π棒固定骨盆骨折通过腰部的不同姿势活动即可自动从坚强静力固定转为动力固定,具有双重固定的生物力学效应。     

老年骨质疏松症对人工髋关节置换影响的实验研究

目的从生物力学角度探讨老年骨质疏松者对人工髋关节置换的影响及其治疗对策。方法采集30具新鲜股骨标本,DEXA骨密度仪测试每个标本干骺端、颈部、Ward三角区及大转子区的骨密度,将骨质疏松标本进行骨水泥和非骨水泥假体安装,测定其生物力学性能变化。结果老年骨质疏松程度的增加,假体置换后股骨上方应变呈增加的趋势。随着骨密度的增加,假体近端和远端微动随之减少,关节假体的初始稳定性显著增加。结论老年骨质疏松对人工关节假体的置换影响是明显的。老年骨质疏松患者采用骨水泥固定假体其松动率可下降30％～40％,临床上要求假体安装须精确匹配,骨水泥调制合理、厚度适中,以减少松动的发生率。     

后纵韧带生物力学测试评价胸腰段脊柱前路减压后的稳定性

背景：到目前为止,对于后纵韧带在胸腰段脊柱前路减压术式中所发挥的生物力学稳定作用的研究未见文献报道。 目的：通过生物力学测试,评价胸腰段脊柱后纵韧带在椎管前方减压自体髂骨植骨+Kaneda内固定过程中的作用。 方法：采用7具新鲜小牛胸腰段脊柱(T₁₁~L₃)标本,采用前后对照方法,按操作过程标记为：正常组→后纵韧带完整组(椎管前方减压植骨内固定,保留后纵韧带组)→后纵韧带切除组,应用实验应力方法测试各组的生物力学特性。模拟临床手术行L₁椎体切除椎管前方减压自体髂骨植骨+Kaneda内固定,在脊柱WE-10A万能材料实验机上进行非破坏性生物力学测试,并计算应变、刚度、轴向压缩强度、扭转强刚度等数据,通过F检验分析数据。 结果与结论：胸腰椎椎管前方减压植骨+Kaneda内固定,局部切除后纵韧带使胸腰椎的稳定性在旋转、轴压、前屈、后伸、侧弯各运动状态下降,其中以前屈时最为明显,差异具有显著性意义(P < 0.05)。提示在胸腰段脊柱椎管前方减压过程中,局部切除后纵韧带将使术后脊柱稳定性在前屈状态时下降,不利于提高脊柱的融合率。因此应尽可能保留正常的后纵韧带。     

颈椎后凸畸形山羊动物模型:力学失衡及异常应力

背景:颈椎后凸畸形发生的同时其生物力学行为也发生变化,但关于颈椎后凸畸形动物模型的生物力学研究少见文献报道.目的:分析颈椎后凸畸形山羊动物模型的生物力学变化.方法:通过外加因素,模拟颈椎后凸畸形的形成病因,构建颈椎后凸畸形山羊的动物模型,并对颈椎后凸畸形山羊和正常山羊的新鲜颈椎标本作生物力学的对比研究,测量其三维运动范围和弯曲刚度.结果与结论:与正常山羊颈椎标本比较,颈椎后凸畸形山羊后凸范围在C2-5,颈椎后凸畸形山羊在C2/3～C4/5节段的三维运动范围明显减小,而在C5/6节段此差距明显缩小,在C6/7节段基本无差别,甚至会略大于正常山羊颈椎三维运动范围,在屈伸、左右侧屈、左右旋转运动中,旋转运动下降最多,旋转活动基本被限制;颈椎后凸畸形山羊在C2/3～C4/5节段的弯曲刚度明显增大,而在C5/6和C6/7节段两者较接近.反映了在施加实验因素后,羊的颈椎出现了生物力学的改变,羊颈椎在出现后凸畸形后变得僵硬了.结果提示后颈椎后凸畸形形成后,后凸节段颈椎的力学失衡和异常应力的存在造成颈椎关节的异常融合,导致了颈椎生物力学特征的改变.     

兔肘关节尺侧副韧带急性损伤手术与非手术治疗后的生物力学比较

目的 比较兔急性肘关节尺侧副韧带损伤后手术修复与非手术治疗效果的差异.方法 选取新西兰兔81只,完全随机分为三组,27只暴露出右尺侧副韧带后,但不切断,作为正常对照组(A);27只为切断右肘尺侧副韧带后随即缝合韧带,称为韧带缝合组(B);27只切断尺侧副韧带后不缝合,称为韧带不缝合组(C).分别在术后3,6,12周三个阶段取材,进行生物力学检测.结果 术后12周,B组断裂时的位移为(6.06±0.48)mm,C组为(7.72±0,44)mm(P＜0.05),B组位移接近A组[(5.87±0.46)mm](P＞0.05);B组的最大载荷为(68.23±5.64)N,C组为(42.45±3.66)N(P＜0.05),B组接近A组[(72.86±2.99)N](P＞0.05);B组的轴向刚度为(11.33±1.52)N/mm,C组为(5.52±0.67)N/nan(P＜0.05),B组接近A组[(12.49±1.44)N/mm](P＞0.05);B组的功耗为(0.206±0.017)J,C组为(0.163±0.013)J(P＜0.05),B组接近A组[(0.213±0.010)J](P＞0.05).结论 肘关节尺侧副韧带急性损伤后手术治疗明显优于非手术治疗.     

可吸收内固定材料植入髌骨横断性骨折局部:与金属植入物生物力学性能的比较

背景:可吸收内固定材料具有手术简便、恢复快及无需二次手术等诸多优点,受到骨科界的青睐,并在临床上有一定的应用,但仍缺乏可靠的系统实验依据.目的:通过对可吸收材料(可吸收张力带加可吸收棒或螺钉)和钢丝张力带加克氏针在髌骨横断性骨折修复固定中的生物力学比较,研究可吸收材料替代钢丝张力带加克氏针的可行性.设计、时间及地点:随机分组对照实验,生物力学分析,于2007-03/2008-01在上海大学生物力学研究所实验室完成.材料:采新鲜成年尸体髌骨标本8个,保留完整髌骨、关节囊、髌韧带3.0～4.0 cm和股四头肌4.0～5.0 cm.方法:随机分成AO钢丝组2个和可吸收张力带组6个,制成横断骨折模型.分别用可吸收张力带、钢丝张力带加克氏针进行内固定,测定它们的生物力学性能,骨折端分离1.0 mm为固定失效.主要观察指标:髌韧带拉力、股四头肌拉力、髌骨分离性位移、股四头肌位移、髌韧带位移及髌骨拉应变在外载荷作用下的变化.结果:在外载荷作用下,可吸收张力带组的总体位移与AO钢丝组相差不大(两者相差9%～10%),可吸收张力带组髌骨的应变与AO钢丝组相差不大(两者相差9%～10%),可吸收张力带组的髌股关节力与AO钢丝组基本相似,且髌骨骨折内固定位移1 mm时,可吸收张力带组载荷为587 N,AO钢丝组载荷为650 N,经统计学处理差异均无显著性意义(P>0.05).结论:可吸收材料具有优越的生物性能和良好的骨折断端稳定性,在髌骨横断性骨折内固定中替代钢丝张力带和克氏针是可行的.     

三种颈椎前路钉板系统在单椎间减压植骨融合中的生物力学比较研究

目的:探讨3种颈椎前路钉板系统(Orion、Codman、Window)在颈椎前路单椎间减压植骨融合模型中的生物力学为临床应用提供生物力学依据。方法:采用6具小牛颈椎标本,测定其正常颈椎相应节段的活动范围(ROM),制成模型,依次测试Orion、Codman、Window固定后颈椎相应节段的ROM。结果:3种钢板固定后在前屈、后伸、旋转时的ROM均比正常小,其中前屈时3种钢板与正常颈椎相比差异有显著性意义(P<0.05)。后伸时Codman、Window与正常颈椎相比差异有显著性意义(P<0.05)。Orion与正常颈椎差异无显著性意义(P>0.05)。旋转侧屈时3种钢板与正常颈椎差异均无显著性意义(P>0.05)。3种钢板之间差异无显著性意义(P>0.05)。结论:支持3种钢板在颈椎在单椎间减压植骨融合中应用。     

消毒硫酸钡用于经皮椎体成形术的实验研究

目的探索行经皮椎体成形术时所需BaSO4粉的合适消毒方法.方法将BaSO4粉分成干热法消毒组及环氧乙烷消毒组,对其分别进行细菌培养;然后选择2种消毒法制备的BaSO4粉,将灌注剂按粉液比(g/ml)为3∶2,而粉剂中BaSO4的百分比为20%,分别进行调配.每组制备6个样本,测定其聚合时间、CT值、强度和刚度,对结果进行2组独立样本的t检验.结果 2种消毒法制备的BaSO4粉经细菌培养显示无菌,2组灌注剂间的刚度和强度有明显改变,结果差异有显著性(P ＜0.05),干热法消毒组高于环氧乙烷组;2组灌注剂的聚合时间、CT值无显著性差异(P ＞0.05).结论 2种消毒法灭菌效果满意,但干热消毒法组灌注剂材料性能优于环氧乙烷组,是经皮椎体成形术中制备BaSO4粉的较好消毒方法.