髋臼后壁骨折内固定稳定性的生物力学研究

目的　研究髋臼后壁骨折后不同内固定方法的固定强度 ,以确定最理想的内固定方法。方法　左右配对的18具髋关节标本随机分成三组 ,在髋臼后外缘与坐骨大切迹间的中点截骨 ,建立髋臼后壁大块骨折模型。用临床常用的两枚皮质骨螺钉 (CS)、髋臼重建钢板 (RP)以及重建钢板 +两枚皮质骨螺钉 (RP +CS)三种内固定方法分别固定每一组骨折 ,然后屈髋 90°对模型分别进行生物力学测试 ,测量各组骨折块的分离位移以及分离 3mm时的载荷 ,以比较每一种内固定方法的固定强度。结果　载荷下 ,髋臼骨折块的分离位移随载荷的增加而增大 ,统计显示CS组与RP、RP +CS组间差别具有显著意义 (P <0 .0 1) ,而RP组与CS +RP组之间差别无意义 (P >0 .0 5 )。结论　髋臼后壁骨折内固定以RP较为理想 ,单纯CS力量不足以维持骨折块的稳定 ,而在RP之外再加两枚CS并不能增加内固定强度 ,反而增加了手术创伤及难度     

髋臼横断骨折后柱长/短钢板内固定的有限元建模及分析

目的 建立有效的髋臼横断骨折有限元模型,完成两种内固定方式的比较.方法 利用Mimics 10.0中建立髋臼骨骨折的三维模型,在逆向工程Geomagic中进行相应处理后,在ANSYS Workbench中生成短/长钢板固定模型,并进行加载分析.结果 相同加载方式下,短钢板模型的最大位移、模型整体及髋臼窝处的最大应力和最大应变,均大于长钢板模型.另外,短钢板模型更容易错位失效.结论 本文有限元模型能有效地反映骨盆应力分布,分析结果表明后壁钢板固定时,将钢板长度延伸至坐骨结节处能提供更大的稳定性.     

髋臼横断骨折双柱内固定的生物力学分析*

背景：骨盆髋臼骨折治疗的关键是精确的骨折复位和稳定的内固定。 目的：分析比较3种髋臼横断骨折双柱内固定手术的生物力学特性,找到固定效果最好的双柱内固定手术方法。 方法：建立各向异性的骨盆髋臼横断骨折模型,通过对最大位移、最大等效应力等评价指标的有限元综合分析,比较分析双柱螺钉、前柱螺钉后柱钢板、双柱钢板等3种双柱内固定方法在站立位置的生物力学性能差异。 结果与结论：有限元分析双柱螺钉固定最大位移1.827 mm,最大等效应力26.589 MPa;前柱螺钉后柱钢板固定最大位移2.080 mm,最大等效应力106.04 MPa;双柱钢板固定最大位移2.987 mm,最大等效应力200.37 MPa。3种双柱内固定方法稳定性最好的是双柱螺钉固定,最后是双柱钢板固定。      

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。     

三维记忆内固定与髋臼重建钛板系统修复髋臼后壁骨折伴关节后脱位的比较

背景：髋臼后壁骨折伴髋臼关节后脱位大多需要实施固定切开复位内固定治疗,术中可选择不同的内固定材料。 目的：观察髋臼三维记忆内固定系统在髋臼后壁骨折伴髋臼关节后脱位中的应用效果。 方法：回顾性分析山东省菏泽市立医院2010年2月至2014年2月收治的92例髋臼后壁骨折伴髋臼关节后脱位患者的临床资料,均实施固定切开复位内固定治疗,按照所使用内固定物的不同分为三维记忆内固定组45例和重建钛板组47例,固定后随访12个月。 结果与结论：重建钛板组手术时间以及术中出血量均显著长于或者大于三维记忆内固定组(P < 0.05)。三维记忆内固定组的末次随访Harris评分显著高于重建钛板组(P < 0.05)。两组患者固定后均未出现血栓并发症及深部感染等不良反应。结果表明,将三维记忆内固定系统应用于对髋臼后壁骨折伴髋臼关节后脱位的内固定治疗之中可以获得良好的应用效果。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      

髋臼前柱骨折重建钢板内固定的临床解剖学

目的：研究髋臼前柱切面解剖特点,为安全放置重建钢板治疗髋臼前柱骨折提供依据。方法：采用正常国人骨盆标本15具,以骨盆界线及相关骨性标志为参考予髋臼前柱切片,结合解剖标志对各切面进行观测。结果：前柱从闭孔沟到髂前上棘横切面为变化的近似三角形,此段距界线10 mm点到髋臼的切线与前柱上面的夹角由(72.6±4.8)°变小为(44.6±4.7)°,再增大为(82.4±3.2)°,髂耻隆起处切线角度最小。 结论：从闭孔沟到髂前上棘髋臼前柱应分段处理,对切面按变化的三角形处理,可帮助判断安全钉道的角度及深度。     

长板与拉力螺钉固定治疗髋臼后柱骨折的建模及稳定性比较

目的　评估长钢板和逆行经皮拉力螺钉内固定治疗髋臼后柱骨折的生物力学稳定性。 方法　利用有限元建模软件建立逆行经皮拉力螺钉（A）和长钢板(B)固定髋臼后柱骨折模型,模拟站立位和坐位,以相同的加载方式对两种模型进行三维有限元分析。 结果　在站、坐位时,髋臼后柱骨折髋臼处最大应力(A分别为12.35 MPa、3.30 MPa;B分别为9.75 MPa 、2.87 MPa)、最大位移（A分别为0.45 mm、0.38 mm;B分别为0.44 mm、0.32 mm）及骨折线上各节点位移均数（A分别为0.404±0.049 mm、0.341±0.020 mm;B分别为0.381±0.055 mm、0.300±0.019 mm）均为A>B,A、B间差异具有明显差异。 结论　长钢板固定髋臼后柱骨折较逆行经皮拉力螺钉具有较好的力学稳定性。     

三维重建模型模拟拉力螺钉固定髋臼后柱骨折的研究

目的　为经坐骨小切迹置入拉力螺钉内固定髋臼后柱骨折提供应用解剖学基础。 方法　用60例正常成人骨盆CT数据（男30例,女30例）,导入Mimics14.1行三维重建,观测骨盆三维模型髋臼后柱的纵轴走向,模拟置钉并确立螺钉穿出点。测量髋臼后柱纵轴的长度、后柱纵轴与冠状面夹角α和矢状面的夹角β,测量进针点及后柱盆腔侧、髋臼侧骨皮质厚度。 结果　髋臼后柱轴线向下穿出点位于坐骨小切迹中点,向上穿出点位于弓状线后端与髂前上棘连线中点。髋臼后柱纵轴的长度男性（105.04±　4.29）mm、女性（101.80±3.20）mm,α角男(33.41±2.18)°、女(31.56±2.71)°,β角男(21.74±1.19)°、女(19.15±　1.24)°。进钉点骨皮质厚度为(5.54±0.46)mm,盆腔侧和髋臼侧分别为(1.45±0.13)mm、(1.04±0.10)mm。 结论　三维重建模拟经坐骨小切迹中点行后柱拉力螺钉内固定,可快捷、准确测量钉道参数并进行术前评估,用该方法置入拉力螺钉固定后柱安全简便。     

步态周期中髋关节软骨应力分布对弧形髋臼周围截骨手术的影响

目的 研究在完整步态周期受力环境下髋关节周围软骨的应力分布情况,探求弧形髋臼周围截骨术（curved periacetabular osteotomy, CPO）术中所截骨块的最佳矫正角度,为临床手术提供理论依据。方法 利用CT扫描获取1名髋关节发育不良（development dysplasia of hip, DDH）患者和1名健康志愿者骨盆及股骨近端DICOM数据,构建三维有限元模型。采用划分蒙罩的方法区分皮质骨和松质骨,并为有限元模型赋予材料属性。对DDH模型模拟CPO,调整外侧中心边缘角（lateral center edge angle, LCEA）和前方中心边缘角（anterior center edge angle, ACEA）,共得到100个不同的术后模型。根据完整步态周期中的髋关节受力情况为模型分别施加载荷,分析对比术前、术后和正常髋臼软骨的受力变化。结果 DDH模型模拟术后髋臼软骨在完整步态周期中脚跟落地相、开始单腿支撑相、单腿支撑中期相、单腿支撑结束相、双腿支撑相的最小接触应力峰值分别为5.273、6.128、7.463、6.347、6.582 MPa,分别比术前减少了2.159、2.724、2.249、2.164、2.119 MPa;术后头臼接触面积较术前明显增加,但仍小于正常志愿者。结论 利用有限元方法可以得到LCEA和ACEA的最佳矫正角度,对不同患者模拟CPO手术对提高手术精准度和手术效率具有重要意义。     

髋臼部T形骨折四种不同内固定方式的生物力学有限元分析

目的　髋臼部T形骨折解剖结构较为复杂,损伤机制多种多样,在临床治疗中难以制定统一的手术金标准。本文通过建立有效的髋臼部T形骨折有限元模型,比较四种不同内固定方式的生物力学稳定性之间的差别。 方法　利用有限元建模软件建立髋臼T形骨折模型后,应用相关有限元软件建立双柱逆行拉力螺钉（A）、前柱重建钢板联合后柱拉力螺钉（B）、后柱重建钢板联合前柱拉力螺钉（C）和双柱重建钢板（D）这4种不同内固定术后的模型,分别予以模拟站位和坐位并进行加载分析。 结果　分别在站位、坐位下,在加载方式相同的情况下髋臼T形骨折前后柱骨折线上最大位移及骨折线上节点位移均数表现为A＞B＞C＞D。 结论　应用双柱重建钢板内固定方式治疗髋臼T形骨折具有良好的生物力学稳定性,后柱重建钢板联合前柱拉力螺钉次之。     

三种肋骨骨折内固定材料的生物力学性能比较

目的 研究新研制的镁合金可吸收肋骨髓内钉（AZ31B）的生物力学性能, 并与进口的聚左旋乳酸可吸收肋骨髓内钉(PLLA)及纯钛爪型肋骨接骨板(TPRP)内固定方法进行比较, 为临床应用提供科学依据。方法 采集40根成人新鲜第5肋骨侧肋标本, 行侧肋腋中线处肋骨骨折模型,分别采用AZ31B镁合金可吸收肋骨髓内钉（AZ31B组）, 聚左旋乳酸可吸收肋骨髓内钉（PLLA）刚子(PLLA组)、纯钛爪型肋骨接骨板 (PTRP钛板组）3种内固定方法固定, 运用实验应力分析手段测试各组试件的生物力学特性, 并进行比较。另设正常肋骨标本组以作对照。结果 (1) 三点弯曲强度测量表明, AZ31B组接近对照组(P>0.05),而AZ31B组与PLLA组、PTRP组差异显著(P<0.05);(2) 扭转强度测量表明, AZ31B、PTRP组与对照组无显著性差异(P>0.05), 而比PLLA固定优越(P<0.05)。结论 AZ31B的抗弯曲能力优于TPRP和PLLA,在扭转强度上接近TPRP和正常肋骨,是一种理想的新型肋骨内固定材料。本研究在生物力学上为该材料今后的研究提供了支持。     

数字散斑法测量加载200N与500N股骨干骨折钢板固定下的位移

目的数字散斑法测试钢板螺钉的位移,为临床上分析螺钉断裂之原因提供理论依据。材料与方法取6根成人防腐股骨标本,于股骨干中点横行锯断,制造股骨干中段骨折模型。将骨折标本进行复位并使用10孔钢板加压固定,骨折线两端各使用5枚螺丝钉固定。设计成10种状态进行对比测量锁钉位移,分别是：a.模拟骨折愈合后的受力状态（钢板固定后,未锯断）;b.骨折后加压钢板坚强内固定组;c.在b组基础上近端去一枚螺丝钉;d.在c组基础上远端去一枚螺丝钉;e.在d组基础上近端去一枚螺丝钉;f.在e组基础上远端去一枚螺丝钉;g.在f组基础上近端去一枚螺丝钉;h.在g组基础上远端去一枚螺丝钉;i.在h组的基础上近端去一枚螺丝钉;j.在i组基础上远端去一枚螺丝钉。在200 N、500N（牛顿）拉力下,电子万能试验机加载测量,相关软件计算位移。结果（1）螺丝钉1与10、2与9、3与8、4与7、5与6的比较差异无统计学意义（P〉0.05）,其余两两比较差异有统计学意义（P〈0.05）。结论应选择6孔以上的钢板,以减少由于钢板的强度损失所引发的螺钉断裂。     

下颌骨缺损自体骨移植重建的生物力学研究

模拟临床下颌骨缺损状态和咬合力学环境,对自体骨移植重建下颌骨的生物力学效果进行分析、评价。根据人体骨骼和肌肉系统的解剖学特征,模拟B、BS＇＇S”和RB＇＇S”类缺损状态,建立腓骨和髂骨修复下颌骨三维有限元模型,对咬合力作用下重建下颌骨的应力状态进行了分析。结果表明,不同缺损腓骨重建,从右侧后牙牙槽嵴对应接骨处到左侧颏部对应接骨处,应力状态均从压应力到拉应力过渡．应力值大小受缺损方式影响;相同缺损腓骨与髂骨重建,以皮质骨为主要成分的腓骨重建下颌骨,应力分布较完整下颌骨有显著变化,移植骨上最大应力约为正常骨上5倍,呈现明显的应力遮挡;以松质骨为主要成分的髂骨重建下颌骨,应力状态和完整下颌骨基本相同。因此,髂骨重建下颌骨的力学性能较腓骨类更接近完整下颌骨．更利于术后愈合和进一步的功能重建。     

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。     

不同内固定方法对胫腓连结固定效果的实验研究

目的　探讨胫腓连结的活动度及不同内固定方法对胫腓连结效果的影响。 方法　新鲜冷藏的成人小腿标本8侧,常温下解冻,自踝关节离断,剔除皮肤、肌肉等软组织,保留胫腓关节、胫腓连结和骨间膜的完整,置于SWD10万能材料实验机上,测量胫腓连结的正常活动度,完全切断胫腓连结,分别用普通螺丝钉、拉力螺丝钉和“U”形钉固定,测量固定后的活动度。 结果　胫腓连结正常的生理活动度为前→后(1.83±0.38) mm、后→前(1.89±0.38) mm、外→内 (1.42±0.34) mm、内→外(1.36±0.65) mm。胫腓连结用普通螺丝钉和拉力螺钉固定后,外踝的活动明显受限,虽然拉力螺钉固定更牢,但二者相差不显著,与正常比较相差非常显著;用“U”形钉固定后,活动度与正常比较相差不显著。 结论　胫腓连结是一个具有一定活动度的弹性结构,用螺丝钉固定后活动度明显变小,使用胫腓连结钩或“U”形钉进行弹性固定可保留胫腓连结的生理活动。     

旋转臂自锁式髓内钉固定胫骨骨折的生物力学研究

研制一种新型的髓内固定器械———旋转臂自锁式髓内钉 ,用于胫骨中下段骨折。对其进行生物力学性能测试 ,并与国产带锁髓内钉进行比较 ,为临床应用提供依据。将 14根甲醛固定 1月的成年人胫骨 ,分成两组 ,制成胫骨中下段骨骨折 ,及 2cm的骨缺损 ,分别用旋转臂自锁式髓内钉和国产带锁髓内钉固定 ,进行扭转、轴向压缩、四点弯曲试验等生物力学测试。结果发现 :旋转臂自锁式髓内钉的抗弯曲刚度与国产带锁髓内钉相同 ,无统计学差异。抗扭转刚度略小于国产带锁髓内钉 ,但仍能满足生物学固定要求。抗轴向压缩刚度 ,国产带锁髓内钉优于旋转臂自锁式髓内钉。因此 ,旋转臂自锁式髓内钉固定符合生物学固定的要求 ,结构合理 ,简单、实用 ,具备一定抗不良应力的能力 ,操作方便、性能可靠 ,配套设备要求低 ,有临床推广价值。     

Pyrford钢丝环扎加张力带内固定治疗髌骨骨折的生物力学分析

目的　测试Pyrford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 6具 ,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完全符合髌骨的生物力学性能 ,与克氏针张力带相当 ,能满足膝关节的强度 ,符合人体正常生理功能要求。结论　Pyrford钢丝环扎加张力带固定治疗髌骨骨折 ,具有优越的生物力学性能 ,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     

利用有限元分析股骨颈骨折内固定术后前倾角变化对股骨近端力学的影响

目的探讨股骨颈骨折闭合复位空心螺钉内固定术后不同股骨颈前倾角对股骨近端力学分布的影响,为临床中内固定术解剖复位的重要性提供生物力学依据。方法采用16层螺旋CT扫描正常成人髋关节数据,基于三维重建软件和CAD软件,分别建立Pauwells角为70°的股骨颈骨折空心螺钉内固定术后前倾角为0°、5°、10°、15°、20°的股骨近端三维有限元分析模型,对所有模型施加人体缓慢行走时的载荷和约束,观察不同模型间股骨近端结构应力分布的变化。结果当前倾角未改变时(10°模型),股骨所受应力、产生的位移及发生的等效应变最小,股骨近端最大应力值为1.7 MPa,产生的位移为1.1 mm。随着前倾角的增大或减小,股骨近端所承受的有效应力及产生位移呈逐渐增大趋势。当前倾角为20°时,股骨近端及螺钉所受应力最大;当前倾角为0°时,股骨近端产生的位移及发生的等效应变值最大。股骨近端应力集中的部位由股骨距区域转移至头颈交界处的外上方。3枚空心螺钉承受的应力较周围骨组织高,最下方螺钉承受的应力较上方两枚螺钉明显增高。结论股骨颈骨折闭合复位空心螺钉内固定术中恢复前倾角达到解剖复位至关重要;股骨颈骨折术后生物力学因素的改变可能在术后股骨头坏死中起一定作用。     

活体牙周膜有限元仿真的可行性研究

目的　通过现代有限元方法研究牙周膜上的静平衡应力状态。方法　提出了两种用于分析牙周膜应力状态的有限元方法，把牙周膜看做是整个下颌模型的一部分，通过有限元方法来处理仿真的牙齿并加载，来研究牙周膜对牙周组织的应力应变分布的作用，计算得到的静平衡应力和牙齿根吸收状态进行比较。结果　牙周膜的最大应力发生在接近最高点位置，在中跟位置附近存在局部最大应力，而牙周膜顶点区域的应力要大于牙周膜中根附近的局部最大应力。齿槽顶部的舌侧牙周膜部位可以发现静平衡应力。静平衡应力是和位置有关的，有静平衡应力的部位就会发生牙根吸收。结论　人类切牙和单根前臼齿一样，植入物会导致其牙周膜顶点附近静平衡应力的增长，这一点同之前的发现相一致。人类切牙根吸收经常作用于牙周膜的顶点部位。