不同贮存及处理方法对人骨拉力螺钉生物力学性能的影响

目的：研究不同贮存及处理方法对人骨拉力螺钉（Ｌａｇ－ｓｃｒｅｗ ｏｆ Ｈｕｍａｎ Ｂｏｎｅ,ＬＨＢ）的剪切和扭转力学性能的影响。方法：取新鲜青壮年尸体股骨干１５根,制成５６枚直径为５ｍｍ的ＬＨＢ,随机等分成７组。在生物材料测试系统上分别对ＬＨＢ的光杆部及螺纹部行剪切强度测试和扭转破坏测试。结果：光杆部Ｄ组与Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｆ、Ｃ组,螺纹部Ａ、Ｂ组分别与Ｃ～Ｇ组、Ｄ组与Ｅ组间剪切强度的差异均有显著性意（     

不同灭菌法对深冻及冻干人骨拉力螺钉 生物力学性能的影响

为测试不同灭菌法对深冻及冻干人骨拉力螺钉 ( Cortical Pulling- screw of Human,CPH)的剪切和扭转力学性能的影响 ,取新鲜青壮年尸体股骨干 ,经深冻后制成 4 8枚直径为 5mm的 CPH,随机等分成 6组 ( A～ F) ,在生物材料测试系统上分别对 CPH的光杆部及螺纹部行剪切强度测试 ,再行扭转破坏测试。结果 ,螺纹部 C组与 B、D组 ,光杆部 C、F组与 A、B、D、E组间的差异有显著性意义 ( P<0 .0 5) ;各组间最大扭矩的差异无显著性意义 ( P>0 .0 5)。这表明中小剂量60 Co照射使深冻及冻干的 CPH的剪切强度明显下降 ,而对扭转强度影响较小 ;其余处理方法对 CPH力学性能影响不大     

距骨尾的形态特点及临床意义

目的：为论证距骨尾命名的科学性及临床应用提供形态学依据。方法：在２００例成人干燥距骨上测量距骨尾的长、宽、厚，并观察距骨尾以及整个距骨的形态。结果：距骨从整体看形态如乌龟。距骨尾长为６．４±１．８ｍｍ，宽为８．６±２．６ｍｍ，厚为５．２±１．４ｍｍ，距骨尾多数为半乳突形（６３．５％），按长度分为中尾型（８１％）、短尾型（１２％）、长尾型（４％）和缺如型（３％）。结论：距骨分为头、颈、体、尾四部既符合解剖学命名原则，又切合临床实际需要。距骨尾根部是骨折易发生处     

颈椎小关节部分破坏后钢板固定的扭转强度

目的：了解颈椎小关节双侧部分切除后颈椎后路钢板固定的扭转强度。方法：１２ 例颈椎标本（Ｃ４～７）Ｃ５～６ 关节内侧切除５０ ％ ,６ 例为对照组,６ 例钢板固定,测试扭转强度。结果：对照组最大扭矩１７ ．８３ ±２ ．１６ Ｎ·ｍ ,钢板组最大扭矩２２ ．７８ ±４ ．７５ Ｎ·ｍ ,其差异有显著性。对照组３ 例小关节突骨折,钢板组５ 例螺钉孔与关节破坏边缘处发生骨折。结论：颈椎后路钢板固定可显著增大扭转强度,但螺钉孔处骨折对钢板固定强度产生较大影响。螺钉固定位置须与结构破坏部分保持３ ｍ ｍ 以上距离,以免强度减弱。     

腰椎间盘刚度和强度的实验研究

本实验采用８具正常成人男性新鲜腰骶段一，测得腰椎间盘的压缩刚度是１３１４Ｎ／ｍｍ；剪切刚度是２４５Ｎ／ｍｍ；扭转刚度是６．５Ｎｍ／ｄｅｇｒｅｅ；扭转强度为８０．３Ｎ，同时对髓核摘除和后部结构切除后腰椎间盘的刚度和扭转强度变化进行测试，结果显示，髓核摘除和后部结构切除后腰椎间盘刚度和扭转强度下降，其结果有统计学意义（Ｐ，０．０５），其中后部构切除后扭转刚度下降５１％，扭转强度下降４４％。     

新型变径全皮质骨螺纹螺钉设计以及在腰椎改良皮质骨轨迹的应用

目的 设计一款用于改良皮质骨轨迹（modified cortical bone trajectory,MCBT）置钉技术的新型变径全皮质骨螺纹螺钉,验证新型变径全皮质骨螺纹螺钉在MCBT技术中的力学特性。方法 根据MCBT技术,设计螺钉的螺距为2 mm,全长45 mm,粗杆部分直径恒定5.5 mm,细杆部分直径为4.0~4.5 mm变径,粗杆和细杆连接的变径位置长度为2 mm。从变径位置、螺纹深度、螺纹类型3个方面设置参数,开展三因素三水平L9正交试验,并建立螺钉模型。基于有限元方法对设计的螺钉进行扭转、弯曲和拔出力计算,对结果进行极差分析并确定螺钉模型。建立骨质疏松标本L4椎体三维模型,并按照MCBT技术置钉。比较新型变径全皮质骨螺纹螺钉和常规非变径全皮质骨螺纹螺钉抗拔出力。结果 通过极差分析,得出螺钉6（变径位置距离螺钉头部24 mm,螺纹深度0.7 mm,螺纹类型为45°对称螺纹）为最优螺钉。在抗拔出力方面,第6款变径全皮质骨螺纹螺钉比4.5 mm常规非变径全皮质骨螺纹螺钉提高13.1%,与5.5 mm常规非变径全皮质骨螺纹螺钉相比不具有统计学差异。结论 螺钉变径位置对螺钉拔出力影响最小,螺纹类型对拔出力影响最大,螺纹深度对扭转、弯曲影响最大。与常规非变径全皮质骨螺纹螺钉相比,变径全皮质骨螺纹螺钉前端较细,可避免进钉点发生劈裂;螺钉后端直径较粗,具有较好的抗拔出力性能。研究结果为MCBT技术的临床应用提供新的理论基础。     

腰椎弓峡部裂多孔面螺钉内固定术的解剖学基础

目的：为腰椎弓峡部裂多孔面螺钉内固定术提供解剖学依据。方法：成人干燥Ｌ３、４、５椎各３０个，测量与术式有关的进钉部位、方向、角度、长度等数据；Ｌ３、４、５椎各５个，行椎板下缘、峡部、椎弓根锯开，作剖面骨密质厚度测量。结果：椎板下缘最厚处平均Ｌ３为８．５ｍｍ，Ｌ４为８．３ｍｍ，Ｌ５为７．７ｍｍ。距离棘突中线Ｌ３为１１．５ｍｍ，Ｌ４为１４．０ｍｍ，Ｌ５为１６．８ｍｍ。峡部中部厚度Ｌ３为８．９ｍｍ，Ｌ４为９．８ｍｍ，Ｌ５为９．６ｍｍ。进钉点至椎弓根上切迹距离Ｌ３为３．７ｃｍ，Ｌ４为３．５ｃｍ，Ｌ５为３．２ｃｍ。进钉角度向上向外与矢状面呈１５°～１７°。结论：以上数据可供术者因人、椎序酌情选用多孔面螺钉及操作时参考。     

壳聚糖钉固定兔胫骨逝端截骨的实验研究

用生物相容性较好且可降解吸收的壳聚糖制成直径４ｍｍ，长３０－４０ｍｍ钉，其抗张强度４３．３ＭＰａ，剪切强度４６ＭＰａ。４０只兔胫骨近端做横形截骨，将壳聚糖钉插入髓腔内固定骨折。手术后３，６，１２，２４和４８周作Ｘ线摄片，四环素荧光标记的组织学观察。     

骨骼常用牵引部位观测与骨牵引锥钉研制及临床应用

目的：为研制和应用骨牵引锥钉，对成人四肢骨常用牵引部位行解剖学观测。方法：随机选择成人四肢骨标本，包括１００根尺骨、股骨、胫骨及１００个跟骨。观测其大体结构，测量其矢状径和额状径为：尺骨鹰嘴冠突部３１．７±２．３ｍｍ和２１．０±２．３ｍｍ，股骨粗隆最凸部３４．５±２．９ｍｍ和５４．４±３．８ｍｍ，股骨髁上２ｃｍ处２０．１±２．５２ｍｍ和４３．０±２．７ｍｍ，胫骨结节最凸处４１．４±３．５ｍｍ和３５．９±３．６ｍｍ，跟骨距下、后缘各２ｃｍ处额状径２６．２±２．３ｍｍ。结果：研制出长６２ｍｍ、５２ｍｍ和４２ｍｍ三种规格的骨牵引锥钉。临床应用证明其简单易行，效果可靠，未出现神经血管损伤及骨被拉豁等并发症。结论：研制及应用骨牵引锥钉，观测成人四肢骨常用骨牵引部位的解剖是必要的     

距骨滑车关节面的形态对踝关节稳定性的影响

目的：探讨距骨滑车关节面的形态对踝关节稳定性的影响。方法：用电子数显游标卡尺测量了９３副（男５１，女４２）距骨滑车上关节面前、后宽和内、外侧面长４项指标，数据用ＳＰＳＳ软件处理。结果：距骨滑车面上面前宽男２９．４±２．８ｍｍ、女２７．４±２．６ｍｍ；后宽男２２．６±２．４ｍｍ、女２０．６±２．７ｍｍ；内踝面长男３２．９±３．０ｍｍ、女３０．９±２．５ｍｍ；外踝面长男２９．２±２．５ｍｍ、女２７．２±２．４ｍｍ。距骨滑车上面的前宽与后宽、内踝面长与外踝面长均具有显著性差异。结论：当踝关节跖屈时，处于一种相对不稳定性状态，易损伤。     

下胸椎前路单钉棒固定系统有限元分析

目的建立T11～12前路病灶清除植骨+单钉单棒固定系统三维有限元模型,分析单钉单棒所受应力对其进行改进。方法对一名成年男性进行螺旋CT扫描,将所得数据导入计算机,通过Mimics13.0软件和Ansys11.0有限元软件建立T11～12前路病灶清除植骨+单钉单棒固定系统三维有限元模型,并在在椎体上表面施加500N压力和10Nm的力矩模拟腰椎前屈、后伸、侧屈和旋转四种生理载荷,观察不同载荷下固定器械的应力分布,并对其进行比较。结果下位椎体钉尾部与连接棒下段为应力较集中部位,两部位在侧弯时最小,旋转时最大,旋转运动容易导致这两部位疲劳性断裂。结论侧前方单钉棒固定系统应增粗螺钉尾部与连接棒的下端或术后严格限制腰椎的各方向活动尤其是旋转,以减小两部位的应力,降低螺钉疲劳断裂的可能性。     

植入不同直径椎弓根螺钉后腰椎体与椎弓根结合部位骨折力学的稳定性

文题释义：腰椎体与椎弓根结合部位骨折：此为腰椎弓根骨折中的一种类型,腰椎弓根骨折还包括椎弓根体部骨折、椎弓根与椎板结合部位骨折,而腰椎体与椎弓根结合部位骨折较椎弓根体部骨折更为稳定,多数学者主张此型骨折可以经伤侧椎弓根植入椎弓根螺钉。 三维有限元：该方法是目前力学仿真的主要方法之一,通过获取人体的CT或MRI数据,建立逼真的三维模型,再通过将模型网格化,赋予网格相应的材料属性,然后再进行力学分析。因为该方法是获取人体数据后建模,较动物实验更能有效模拟人体结构发生变化时的力学变化。 背景：多数学者认为腰椎与椎弓根结合部位骨折较为稳定,可经由伤侧椎弓根植入椎弓根螺钉来提高骨折断端的稳定性,但经伤侧椎弓根植入的椎弓根螺钉直径大小与椎弓根、椎体所获得的力学稳定性、安全性目前尚有争议。 目的：利用三维有限元法分析不同直径椎弓根螺钉植入椎弓根内与椎弓根皮质关系对骨折腰椎与椎弓根力学稳定性的影响。 方法：基于正常成人L₂-L₃ CT DICOM数据,通过mimics软件建立L₂椎体一侧腰椎体与椎弓根结合部位骨折模型,同时建立L₃椎体三维模型。将制作好的L₂-L₃模型以stl格式导入3-matic中,建立经L₂椎体与椎弓根结合部位骨折处植入不同直径椎弓根螺钉(椎弓根螺钉直径分别为6.5,6.0 mm,长度均为45 mm)的模型,将上述模型在mimics软件中赋予材料属性后导入ansys中,在L₂椎体上表面施加500 N的垂直载荷,模拟标准体质量成人经伤椎植入不同直径螺钉后直立情况下的生物力学表现。 结果与结论：①植入6.0 mm螺钉后,腰椎体与椎弓根结合部位椎弓根下壁、上壁、内壁、外壁所承受的等效载荷分别为(1.28±0.62),(0.95±0.18),(0.62±0.37),(0.36±0.16)MPa,4组间比较差异有显著性意义(F=4.298,P < 0.05);②植入6.5 mm螺钉后,腰椎体与椎弓根结合部位椎弓根下壁、上壁、内壁、外壁所承受的等效载荷分别为(1.82±0.76),(1.11±0.18),(0.93±0.38),(0.43±0.14)MPa,4组间比较差异有显著性意义(F=7.034,P < 0.05);③植入6.5 mm椎弓根螺钉模型椎弓根下壁、上壁、内壁、外壁所承受的等效载荷均大于植入6.0 mm椎弓根螺钉模型对应处(P < 0.05);④结果表明,椎弓根螺钉越大对腰椎体与椎弓根结合部位皮质骨的压力载荷越大,把持力越强;椎弓根上壁、下壁、内壁、外壁所承受的载荷与其皮质厚度呈正相关,下壁皮质骨最厚,其承受的等效载荷最大,外侧壁皮质骨最薄,其承受的等效载荷最小;椎弓根螺钉在椎弓根内越靠近下内侧壁,其把持力越强、稳定性越好,越靠近上外侧壁其把持力越小、稳定性越差,但上外侧壁较下内侧壁置钉更为安全,置钉时仍需依据手术医师的经验权衡利弊进行。 ORCID: 0000-0003-0823-4728(宗治国) 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     

Screw locking elements: a means to modify the flexibility of osteoporotic fracture fixation with DCPs without compromising system strength or stability

This paper analyses whether it is possible to use dynamic compression plates (DCPs) and screw locking elements (SLEs) to vary the flexibility of osteoporotic fracture fixation without compromising the strength and stability of the construct. Compression, torsion and four-point bending static strength tests were conducted. Cyclic load tests of up to 10,000 load cycles were also carried out to determine stiffness performance. Four fixation systems were mounted onto polyurethane bone models. Group 1 consists of the DCP and six cortical screws. Group 2, idem, but with the addition of two SLEs. Group 3, idem, but with the addition of six SLEs. Group 4 used the locking compression plate (LCP) and locking screws. The results indicated no significant difference (p>0.05) in the strength of groups 2-4. It was also observed that the torsional stiffness of group 3 (0.30 Nm/°) was higher than that of group 2 (0.23 Nm/°) and similar to that of group 4 (0.28 Nm/°). Compression stiffness of group 4 (124 N/mm) was higher than that of group 2 (102 N/mm), but lower than that of group 3 (150 N/mm). No notable differences were observed for structural bending stiffness. It is concluded that by using the DCP with SLEs it is possible to modify the stiffness of the fixation construct for the repair of osteoporotic fractures and, in this way, facilitate the conditions suitable on secondary bone healing.     

数字散斑法测量加载100 N与400 N肱骨干骨折钢板固定下的位移

背景：将光学测量技术数字散斑相关方法应用到生物医学领域中,能更精确地分析螺钉断裂的特点。 目的：以数字散斑法测量肱骨钢板螺钉的位移。 方法：取4根肱骨制造肱骨中段骨折模型。将骨折标本进行复位,用8孔钢板固定,骨折线两端各使用4枚螺钉固定。分别在100及400 N拉力下,将模型设计成骨折前后的5种状态,即状态a是未骨折加压钢板坚强内固定组(模拟骨折愈合,未锯断);状态b是骨折后近端去1枚螺钉;状态c是在状态b的基础上远端去1枚螺钉;状态d是在状态c的基础上近端去1枚螺钉;状态e是在状态d的基础上远端去1枚螺钉。分别测量骨折线两端两枚螺钉的位移,通过相关软件计算位移。 结果与结论：在100 N及400 N拉力下,骨折线旁对称分布的两枚螺钉随着其他螺钉的减少,所产生的位移差异存在显著性意义(P < 0.01);骨折线旁成对称分布的两枚螺钉所承受的应力差异无显著性意义(P > 0.05)。提示骨折线两端的2枚螺钉是承受较多应力的部位(应力集中),易于发生断裂,应选用比现有螺钉的直径增大1.0~2.5 mm的螺钉,增加骨折线旁的固定螺钉稳定性以避免断钉等后遗症。     

不同长度齿突对螺钉把持力的测试

目的 评价不同长度齿突骨折螺钉内固定的生物力学效果。方法 收集20具新鲜成人枢椎标本,按齿突螺钉固定技术钻孔形成针道,模拟齿突II型骨折,测量齿突端针道长度,置入螺钉后测试旋入力矩、最大轴向拨出力和刚度测试,解剖观察钉道骨质构成。结果 钉道长度8.3mm～12.3mm,钉道长度与螺钉最大拔出力相关回归分析：相关系数r=0.28, 回归方程式：Y=156.69+67.97X (Y:：钉道长 X：拔出力),大于10mm和小于10mm两组间旋入力矩、最大轴向拨出力和刚度t检验无统计学上差异(P>0.05),齿尖部由皮质骨构成。结论 齿突长度和骨折端的稳定度关系不密切、与最大轴向拨出力成正比关系但并不显著,短于1cm的齿突对螺钉仍有较好的把持力。     

三种不同内固定方式治疗肱骨大结节骨折稳定性的体外力学分析

目的 对单纯肱骨大结节骨折的3种不同内固定方式(螺钉、张力带、肱骨大结节锁定钢板)进行生物力学测试,比较其稳定性,为临床肱骨大结节骨折内固定物的选择提供生物力学依据。方法 取18具保留肩袖肌的新鲜冰冻成人肱骨尸体标本,建立肱骨大结节骨折模型后,随机编号分为3组,分别采用螺钉、张力带及肱骨大结节锁定钢板技术固定大结节骨折块,牵拉冈上肌,测试力-位移曲线,记录2组参数：大结节移位5 mm时力的大小（load to 5 mm yield point, LtYP）及失效负荷（load to failure, LtF）。结果3组标本(螺钉组、张力带组、肱骨大结节锁定钢板组)在大结节移位5 mm时力的大小分别为(377±86)、(499±90)、(793±52) N,3组标本间LtYP差异有统计学意义（P<0.01）;两两比较,锁定钢板组LtYP远大于螺钉组（本研究中仅3例在内固定失效前位移达到5 mm）,差异有统计学意义（P<0.01）,锁定钢板组LtYP相比张力带组差异有统计学意义（P<0.01）,张力带组LtYP相对螺钉组表现出明显的统计学意义（P<0.01）。3组标本失效负荷分别为(744±112)、(908±93)、(979±143) N,3组标本间LtF差异有统计学意义（P<0.01）;锁定钢板组LtF相对螺钉组具有明显的统计学意义（P<0.01）,张力带组LtF相对螺钉组有统计学意义（P<0.01）,但锁定钢板组LtF与张力带组之间无明显统计学差异（P>0.05）。结论 肱骨大结节锁定钢板组相对螺钉组及张力带组表现出明显的生物力学优势,锁定钢板将为临床治疗单纯肱骨大结节骨折提供新的、更好的选择。     

数字散斑法测量加载100 N与500 N肱骨干骨折钢板固定下的位移

背景：目前国际上还没有统一骨组织力学性能测试的试验标准。以往将传统传感器引入骨折位移的研究,存在精度低、高消耗成本等问题。 目的：采用数字散斑法测量肱骨骨折内固定后钢板螺钉的位移特点。 方法：取8根肱骨,于其中点横断,制造肱骨中段骨折模型。将标本用8孔钢板固定,骨折线两端各使用4枚螺钉。将实验模型设计成5种状态进行对比分析：状态a是骨折后加压钢板坚强内固定组(未锯断,模拟骨折愈合),状态b是在状态a锯断后基础上近端去1枚螺钉,状态c是在状态b的基础上远端去1枚螺钉,状态d是在状态c的基础上近端去1枚螺钉,状态e是在状态d的基础上远端去1枚螺钉。螺钉编号顺序从上到下依次为1-8号,即骨折线上位螺钉为1-4号,骨折线下位螺钉为5-8号。用电子万能试验机进行加载100 N与500 N测量,通过相关软件计算位移。 结果与结论：在不同载荷间的总位移比较,差异有显著性意义(F=49.155,P < 0.001),即随着加载力的增大,5种模拟状态下第4钉、第5钉的总位移值均呈逐渐增大趋势。提示骨折线两端的2枚螺钉是承受较多应力的部位(应力集中),易于发生断裂,应选用比现有螺钉直径增大1-2.5 mm的螺钉,增加骨折线旁固定螺钉的稳定性以避免断钉等后遗症。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：     

A comparison of the torsional performance of stainless steel and titanium alloy tibial intramedullary nails: a clinically relevant approach

In recent years there has been a tendency to design and manufacture intramedullary nails from titanium alloy rather than from stainless steel. The aim of this project was to compare the torsional performance of one manufacturers standard stainless steel and titanium alloy tibial intramedullary nails, using their distal locking screw holes and dedicated cross screws to secure each nail distally. A custom built test rig and materials testing machine were used to determine the torsional rigidity of the nails. Theory was used to calculate the torsional rigidity of the central parts of each nail. From the mechanical testing, the mean torsional rigidity of the titanium alloy nail system was 40.9 N m2 while that of the stainless steel nail system was 34.6 N m2, for all distal interlocking screw positions tested. Based on theoretical calculations the torsional rigidity of the central part of the nail was 83 N m2 for the stainless steel nail and 66 N m2 for the titanium alloy nail. This study shows the importance of using the distal locking screw holes and dedicated cross screws to secure intramedullary nails during mechanical testing so that clinically relevant results are obtained about the whole nail system and not just the nail.     

影响椎弓根螺钉固定强度的相关因素

背景：椎弓根螺钉作为一种较为优良的脊柱内固定手段,近几年来已越来越广泛应用于临床实践中。 目的：探讨影响椎弓根螺钉固定强度的相关因素,为临床选择椎弓根螺钉类型提供生物力学依据。 方法：通过检索近年来文章内容与椎弓根螺钉的生物力学相关文献,从椎弓根螺钉器械自身几何形态因素、植入技术因素、椎弓根解剖因素、椎体的骨密度因素、螺钉的制作工艺及材料性能因素等对固定强度的影响相关研究成果作回顾性分析,为临床提供理论依据。 结果与结论：文章结果显示椎弓根螺钉的自身形态如螺钉大小、螺纹形状、疲劳特性是影响固定强度的主要因素,椎体的骨密度、螺钉的制作工艺及材料性能也是影响固定强度不可忽视的因素。通过增加螺钉的直径、改进螺钉形态设计、强化骨质、改进操作技术可以提高螺钉的拔出力,提高螺钉的稳定性。     

数字散斑法测量股骨干骨折内固定下的位移****◆

背景：既往研究多采用传感器来研究钢板内固定治疗股骨干骨折的生物力学特点,存在直接接触、精度低等缺点,将数字散斑技术应用到骨折生物力学领域中,能更精确地分析螺钉断裂的力学过程。 目的：利用数字散斑法测量成人股骨加压钢板内固定后骨折端在不同拉力条件下地位移。 方法：取6 根成人股骨标本,制造肱骨中段骨折模型,骨折标本两端各使用5枚螺钉固定,进而使用电子万能机在200 N和300 N负荷下进行拉力实验,数字散斑法测量10种状态下骨折断端近侧螺钉的位移。结果与结论：300 N拉力下的位移明显大于200 N拉力(P < 0.01),除螺钉1和10,2和9,3和8,4和7,5和6外,其余组两两比较差异有显著性意义(P < 0.05),提示螺钉位移随拉力增加而增大,且骨折线附近螺钉的位移随拉力改变较大。