旋转臂自锁式髓内钉固定股骨干骨折的生物力学研究

将14根成人股骨标本分成两组,制成股骨中段粉碎性骨折模型,将自研的旋转臂自锁式髓内钉作为实验组和国产带锁髓内钉作为对照组,分别对骨折模型进行固定,在M TS试验机上对髓内钉及髓内钉固定骨折模型依次进行旋转、四点弯曲及压缩试验,比较旋转臂自锁式髓内钉与国产交锁髓内钉的力学性能。为旋转臂自锁式髓内钉设计的改进、临床应用及推广提供理论依据。结果显示:(1)实验组钉骨试件的抗扭转钢度为0.89 Nm/度,对照组钉骨试件的抗扭转刚度为1.18 Nm/度,实验组钉骨试件的抗扭转刚度小于对照组,为对照组的75.4%;实验组钉骨试件在扭角为16°时的扭矩为14.44 Nm,对照组钉骨试件为22.44 Nm,实验组钉骨试件的扭矩小于对照组,约为对照组的64.3%。(2)试验组钉骨试件的抗弯刚度为1 535 N cm/mm,对照组钉骨试件的抗弯刚度为1 737N cm/mm,对照组大于试验组,但无统计学意义(P>0.05)。(3)实验组最大轴向载荷为1 339 N,试件变形为3.5mm;对照组为1 910 N,试件变形为5.2 mm。对照组的最大载荷大于实验组(P<0.05)。在2倍体重时,实验组的位移为2.1 mm,对照组为3.0 mm,实验组小于对照组(P<0.05),实验组的抗短缩刚度大于对照组。(4)实验组髓内钉的力学指标比对照组小,髓内钉的各项力学指标均大于髓内钉股骨试件。因此,旋转臂自锁式髓内钉能够满足固定股骨干粉碎性骨折的生物力学要求和临床内固定的需要。     

股骨髁上骨折四种内固定的生物力学评估

目的：对股骨髁上骨折4种内固定方法进行生物力学测试评估，为临床治疗提供较全面，客观的依据，方法：取16具新鲜尸体股骨标本，造成股骨髁上骨折模型（AO分类的C1型），分别用股骨髁上逆行交锁髓内钉（GSHN），动力髁螺钉（DCS），L形髁钢板（L－CCP）,Ender钉固定，利用实验应力分析和有限元分析方法对股骨髁上骨折和内固定系统的力学性能进行比较研究。结果：在轴向应力实验中，GSHN固定优于DCS，L－CCP和Ender钉内固定（P＜0．01），在扭转实验中，GSHN和DCS优于L－CCP和Ender钉（P＜0．01），尤以DCS为最佳，结论：采用GSHN和DCS内固定生物力学强刚度最佳，优于其它内固定方法，值得临床推广应用。     

松质骨骨折不同位置螺钉固定效果的生物力学研究

目的：分析松质骨骨折不同位置的固定效果。方法：成人防腐固定的股骨、胫骨标本各１５侧,测股骨髁部、胫骨踝部密度。摹拟股骨外侧髁和胫骨内踝骨折,于骨折面中心Ｏ点、Ｏ点正上方Ａ点下方Ｂ点旋入金属拉力螺钉,应用生物力学方法,测试螺钉最大轴向拔出力。结果：股骨髁部骨密度平均为０．３０ｇ／ｃｍ＾２;踝部骨密度为０．４７ｇ／ｃｍ＾２。股骨外侧踝骨折面Ａ、Ｏ、Ｂ点螺钉的最大轴向拔出力分别为４０４．９Ｎ、２３３．８     

复杂不稳定型股骨粗隆间骨折3种固定系统的生物力学研究

目的针对复杂不稳定型股骨粗隆间骨折,比较动力髋螺钉(dynamic hip screw,DHS)、股骨近端防旋髓内钉(proximal femoral nail antirotation,PFNA)和股骨近端内固定支架(proximal femoral internal-fixator,PFI)有效性及力学差异。方法取18具Synbone股骨近端人工骨模型,制成复杂不稳定型股骨粗隆间骨折模型(Evans-Jensen III型),分别以DHS、PFNA和PFI固定,用实验应力分析方法,比较3种固定方式的差异及优劣。结果在压缩载荷300、600、1 200 N下,DHS固定后骨折两端的位移均最大,与PFI、PFNA相比均有显著性差异(P0.05),PFI与PFNA骨折两端的位移均无显著性差异(P0.05)。在扭转载荷300、600、1 200 N下,DHS及PFNA固定后骨折两端的位移均最大,两者间无显著性差异(P0.05);PFI与DHS、PFNA相比均有显著性差异(P0.05)。结论在复杂不稳定型股骨粗隆间骨折中,PFI系统的抗压缩稳定性与PFNA系统接近,但抗扭转稳定性强于PFNA系统;无论是抗压缩稳定性还是抗扭转稳定性方面,DHS固定系统都最小。     

骨折内固定的生物力学

骨折内固定的生物力学朱振安综述戴克戎审校上海第二医科大学附属第九人民医院骨骼的功能主要是保持机体外形、传导载荷并为机体器官提供稳固的框架。它既是肌肉运动的杠杆，也是关节活动的支柱，从而为肢体运动提供了条件。骨骼的刚度是肢体功能的基础，它使肢体受力后得…     

股骨颈骨折不同角度固定的生物力学比较研究

本文通过测量２０个股骨上段标本，Ｘ线片的压力骨小梁系统，按照其骨小梁系统采用低角度固定其股骨颈骨折标本，以临床常用角度固定的股骨颈骨折标本作为对照组，进行静力学测定。股骨上段骨小梁系统与股骨纵轴线所成角度均数为１５４．７±１．９度，骨小梁系统与股骨外侧骨皮质交点到大转子距离均数为７．３±１．０ｃｍ。低角度固定组承载力及最大承载力明显大于对照组（Ｐ＜０．０５），且有更小的旋转移位（Ｐ＜０．０５）。本研究将低角度固定概念量化，对股骨颈骨折内固定的使用有显著的临床指导意义。     

股骨颈骨折不同直径加压螺纹钉固定的生物力学研究

目的：比较不同直径加压螺纹钉内固定股骨颈骨折的效果。方法：取成人股骨上段防腐标本32例,挑选5例骨密度值相近的标本留用,其余27例根据骨密度值配对分成A,B,C,D,E,5组,制成股骨颈骨折模型,各组依次用直径5,6,7,8和9mm加压累纹钉内固定后,行生物力学实验,将留用的5例标本分别柠入5种加压螺纹钉,用CT观察螺纹钉对骨质的破坏范围,结果：随螺纹钉直径粗,各组在扭转5度时的扭力矩及扭转至屈服时的最大扭力矩有逐渐增加的趋势,但无统计学差异（F＝1．711,P＞0．05;F＝2．402,P＞0．05）,在股骨头下沉3mm时的负荷及负载至屈服时的最大负荷逐渐增加（F＝8．391,P＜0．01,F＝7．268,P＜0．01）,螺纹钉对骨质的破坏范围随之增大,结论：在行股骨颈骨折内固定时,在保证内固定强度的前提下,应用 选用体积尽可能小的内固定物。     

V形钉内固定治疗股骨转子骨折的生物力学特性

我院自1960年开展V形髓内钉治疗股骨转子骨折,固定效果可靠,术后7～10天即可行走锻炼,获得满意疗效,于1963年作了报道,并在1987年总结分析了2000余例的临床经验。作者经长期临床应用,体会到能正确应用生物力学原理来掌握手术指征和指导手术操作非常重要     

股骨颈骨折三种内固定针的生物力学比较研究

作者自行设计制造了一种用于治疗股骨颈骨折的加压螺纹钉,并将其与斯氏针、三角针进行生物力学比较研究。选20个成年男性股骨上段防腐标本随机分为3组,将标本锯成内收经颈型股骨颈骨折。标本内固定后,在ZDM—500型试验机上进行轴压试验。采用位移传感器,应变仪和X—Y函数记录仪同时记录不同载荷下骨折部张开位移及旋转位移。结果显示:加压螺纹钉组在骨折标本张开位移为3mm时,其承载力及最大承载力明显大于三角针及斯氏针组(P<0.01,及P<0.05),且其旋转位移明显小于其他两组(P<0.01);三角针及斯氏针两组间比较无显著性差异(P>0.05)。     

不同内固定器固定股骨髁上骨折的生物力学比较

背景：治疗股骨髁上骨折的内固定方法很多,其中主要有偏心位固定的钢板类和中心位固定的髓内钉类。由于两者生物力学特性的差异,在治疗股骨髁上骨折的临床疗效也不同。 目的：对治疗股骨髁上骨折的两种固定器进行生物力学对比,探讨两种固定器固定股骨髁上骨折时的应力分布差异,从而为临床选择理想的内固定器提供理论依据。 方法：选择12套成人尸体股骨,将股骨髁上横行锯断,制作股骨髁上骨折模型。将骨折标本解剖复位后,按照手术操作方法用微创内固定系统和逆行交锁髓内钉固定。在骨折断面及钉道周围共粘贴6个电阻应变片,然后将骨折模型分别置于Zwick Z100电子万能材料实验机及扭转试验机(RNJ-500)上,以线性载荷0-400 N、扭转载荷0-20 N•m加载,分析局部应力,测量两种固定器在相同载荷条件下骨折断面及钉道周围应力的大小和分布特点。 结果与结论：在实验载荷条件下,逆行交锁髓内钉组和LISS钢板组骨折断端和钉道周围应力均随着轴向载荷和扭转载荷的增大而增大。在同一轴向载荷下,逆行交锁髓内钉组较LISS钢板组在6个测试应变点应变值大(P < 0.01);在同一扭转载荷下,LISS钢板组较逆行交锁髓内钉组在6个测试应变点应变值大(P < 0.01)。 结果显示,逆行交锁髓内钉固定股骨髁上骨折中可明显降低应力遮挡,从而利于应力传导,并具有良好的抗扭转能力,从生物力学角度可以推广使用。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：     

PMMA模型股骨与防腐股骨生物力学性能的差异

目的 对比轴向载荷下PMMA模型股骨与防腐股骨的生物力学性能差异,为实验工作者提供较为可靠统一的股骨替代模型。方法 选取PMMA模型股骨和防腐股骨各10根,分别在两种股骨的内外两侧共粘贴49枚应变片,轴向动态连续加载1.2 kN载荷,记录各点应变值及载荷-位移变化情况。结果 两种股骨内外侧的应变变化情况相近,载荷-位移关系均呈线性,不同载荷下两种股骨的轴向位移有统计学差异(P<0.05); PMMA模型股骨和防腐股骨的轴向抗压刚度分别为(259.84±24.63)、(600.40±78.56) N/mm,有统计学差异(P<0.01);两种股骨在股骨近端的应变集中部位相同,但平均应变值应变片1~5号：PMMA模型股骨和防腐股骨分别为(-3 420.63±373.31)、(-1 289.42±417.89) με;26~27号：PMMA模型股骨和防腐股骨分别为(1 748.67±193.98)、(673.42±104.49) με;7~ 10号： PMMA模型股骨和防腐股骨分别为(-4 028.25±267.27)、(-1 139.01±288.83) με;30~36号：PMMA模型股骨和防腐股骨分别为(1 599.02±194.68)、(590.52±153.18) με,有统计学差异(P<0.01)。两种股骨在股骨远端的应变集中部位不同,内外应变正负转变的部位相近;2、26号、6、29号、8、33号应变片的应变值均与载荷呈线性关系,但是两者应变值的差异有统计学意义(P<0.05)。结论PMMA模型股骨在一定程度上可以替代防腐股骨进行股骨中上部的轴向生物力学研究。在股骨获得日益困难的情况下,它为实验工作者提供了较为可靠统一的股骨替代模型。     

锁定钢板外置与单臂一体式外固定支架固定骨折的生物力学研究

[摘要] 目的 通过对锁定钢板（LCP）外置与外固定支架固定骨折的生物力学的研究分析，为临床应用锁定钢板外置固定治疗提供理论依据。方法 选择不同长度的牛小腿骨（胫骨20条形成骨折标本并随机分成两组），分别采用锁定钢板外置固定和外固定支架固，观察标本在不同的载荷下承受的轴向压缩、扭转和弯曲作用下变化情况。结果 两组在100、200、300、400、500、600、700N载荷轴向压缩值比较差异均有统计学意义（P<0.05），且随着载荷越大则轴向压缩值差距越大。两组在4、6、8、10、12、14N.cm扭转角度比较差异均有统计学意义（P<0.05），且随着载荷越大则扭转角度值差距越大。两组在50、100、150、200、250、300 N载荷弯曲位移值比较差异均有统计学意义（P<0.05），且随着载荷越大则弯曲位移值差距越大。结论 锁定钢板外置固定骨折在轴向压缩、扭转和弯曲等生物力学方面优于外固定支架，其在临床治疗开放性骨折方面有着潜在的应用价值。     

人胫骨四种内固定器的生物力学评价

目的 :比较四种内固定器在人胫骨骨折时的生物力学特性。方法 :将经防腐固定成人胫骨9根 ,制成中段横断骨折 ,依次安放双Ender钉 ,双矩形钉 ,梅花钉和四孔钢板 ,并进行前内侧和前外侧三点弯曲实验及轴向扭转实验。结果 :Ender钉、四孔钢板、梅花钉和矩形钉内固定器的三点弯曲刚度分别为 :前外侧 13 .0、2 5 .4、41.8、2 3 .3N/mm ;前内侧 2 5 .5、 16.2、41.4、2 0 .2N/mm ;轴向扭转 15°时的力矩分别为 :1.43、4.67、0 .86、0 .86Nm。梅花钉抗弯曲较其它内固定器强 (P <0 .0 1～ 0 .0 5 ) ,余者间无显著性差别 ;四孔钢板抗轴向扭转较其它内固定器强 (P <0 .0 1) ,Ender钉次之。结论 :4种内固定器中四孔钢板抗轴向扭转性能最好 ,梅花钉的三点弯曲刚度最强 ,对于胫骨骨折 ,Ender钉和矩形钉可以提供较好的稳定作用。     

Biomechanical analysis of posteromedial tibial plateau split fracture fixation

The purpose of this study was to compare the biomechanical strength of four different fixation methods for a posteromedial tibial plateau split fracture. Twenty-eight tibial plateau fractures were simulated using right-sided synthetic tibiae models. Each fracture model was randomly instrumented with one of the four following constructs, anteroposterior lag-screws, an anteromedial limited contact dynamic compression plate (LC-DCP), a lateral locking plate, or a posterior T-shaped buttress plate. Vertical subsidence of the posteromedial fragment was measured from 500 N to 1500 N during biomechanical testing, the maximum load to failure was also determined.It was found that the posterior T-shaped buttress plate allowed the least subsidence of the posteromedial fragment and produced the highest mean failure load than each of the other three constructs (P = 0.00). There was no statistical significant difference between using lag screws or an anteromedial LC-DCP construct for the vertical subsidence at a 1500 N load and the load to failure (P > 0.05).This study showed that a posterior-based buttress technique is biomechanically the most stable in-vitro fixation method for posteromedial split tibial plateau fractures, with AP screws and anteromedial-based LC-DCP are not as stable for this type of fracture.     

基于精确三维测量股骨干骨折髓内钉内固定的数字化设计及临床应用

背景：传统的髓内钉手术的局限性在于依赖医生的个人经验,而且扩髓会导致髓腔内生物学环境的破坏,影响骨的愈合。 目的：观察数字化技术辅助髓内钉内固定治疗股骨干骨折的疗效分析。 方法：2010 年1 月至2014 年1月莆田学院附属医院骨科收治股骨干骨折患者80 例,均应用数字化技术辅助治疗,术前建立股骨干骨折的三维数字模型,对三维数字骨折端进行虚拟复位,测量髓腔的直径,按测量数据选取合适规格的髓内钉,然后按照数字化技术制定的手术方案进行闭合复位髓内钉内固定治疗。 结果与结论：80例患者随访12-24个月,骨折全部获得骨愈合,随访12个月时按骨科临床疗效标准评价,优62例,良15例,可3例,优良率为96%。无感染、内固定物断裂或松动等并发症发生。提示,数字化技术辅助髓内钉内固定治疗股骨干骨折疗效确切,能明显缩短手术时间,减少手术创伤,减少患者和医护人员术中透视的放射量。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     

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。     

大鼠胫骨骨折固定术后同侧股骨骨密度和生物力学性能的变化

目的探讨胫骨骨折后大鼠股骨骨密度及股骨生物力学性能变化及其与胫骨骨折愈合状况的关系。方法将40只3月龄雌性SD大鼠随机分为2组:手术组和对照组,每组20只。手术组实行右侧胫骨中段骨折内固定术。手术前和实行手术后第2、4、6、8、10、12周测量右侧股骨骨密度,第6周和第12周分别处死10只手术组和10只对照组大鼠,进行右侧胫骨和股骨生物力学性能的测量。结果术后6周,胫骨骨折的放射学愈合率为50%,机械愈合率为70%;术后12周胫骨骨折的放射学和机械愈合率均为100%。手术组股骨骨密度与对照组相比,术后2、4、6、8周降低(P<0.05),术后10、12周时与对照组差异无统计学意义。术后6周右侧胫骨和股骨的生物力学性能明显低于术后12周(P<0.05)。相关分析显示胫骨愈合情况与力学性能高度相关(P<0.01),胫骨力学性能与股骨骨密度和股骨力学性能高度相关(P<0.001)。结论胫骨骨折早期同侧股骨骨密度及生物力学性能下降,发生了废用性骨质疏松;但晚期随胫骨骨折愈合,股骨的骨密度和生物力学性能恢复正常。     

三椎体与二椎体复位固定治疗腰椎滑脱症螺钉局部受力的生物力学评价

目的比较脊柱滑脱中两种后路固定方法中螺钉局部受力情况。方法采用6具新鲜成人尸体脊柱标本(L1-L5),Panjabi法制备腰椎滑脱模型,固定器械为SINO椎弓根钉及固定棒。应用电阻应变测量法及生物力学测量方法,通过INSTRON5567材料实验机对标本进行垂直压缩、前屈、后伸、左右侧屈5种状态的测试。实验分为二椎体固定组(A组)和三椎体固定组(B组)。结果二椎体固定组在垂直压缩、前屈、左右侧弯运动时提拉钉所受应力大于三椎体固定组(P<0.05)。结论三椎体固定时提拉钉根部所受应力小于二椎体固定,能够有效降低螺钉因疲劳产生应力集中而发生断裂的概率。