数字散斑法加载100N与500N测量胫骨干骨折内固定下的位移

背景:以往研究多以传感器研究钢板置入内固定治疗骨折生物力学特点,存在直接接触、精度低等缺点.目的:以数字散斑法测试成人胫骨加压钢板内固定中骨折断端第4颗和第5颗螺钉在不同拉力条件下的平均位移.方法:测试之前在所有成人胫骨标本表面喷涂银漆粉,用于数字散斑测量.横行截断胫骨中点,制造胫骨干中段骨折模型.将加压钢板置入胫骨后外侧骨膜下,骨折端两侧各4枚螺钉穿透4层骨皮质.标本分6个状态:A,8枚螺钉加压胫骨内固定(未锯断,模拟骨愈合状态);B,在A组的基础上胫骨中点锯断;C,在B组的基础上去掉上面第1颗螺钉;D,在C组的基础上去掉下面第1颗螺钉;E,在D组的基础上去掉上面第2颗螺钉;F,在E组的基础上去掉下面第2颗螺钉,按A～F组测量顺序进行测量.在100,500 N拉力下,用CSS-44100型电子万能试验机进行加载拉力测量骨折断端近侧第4颗与第5螺钉的位移.结果与结论:方差分析显示在100 N拉力下(F=3.107),A组与F组比较方差的P < 0.05;在500 N拉力下(F=4.719),A组与F组比较方差的P值< 0.05.说明靠近骨折线的螺钉承受较大的应力,容易断裂,在加压钢板内固定治疗胫骨骨折时,经过推断假定其螺钉直径建议增加1.0～2.0 mm.     

数字散斑法加载200～400N测量股骨干骨折髓内钉置入内固定下的形变

背景：髓内钉置入内固定治疗长骨骨折易发生螺钉断裂致骨畸形。将光学测量技术应用到生物医学领域中,能更精确的分析螺钉断裂的特点。目的：以数字散斑法测量股骨髓内钉交锁螺钉的形变。方法：取4根成人无名尸体防腐股骨标本,制作股骨中1/2交锁髓内钉内固定模型。4枚锁钉从上到下标记为1,2,3,4。每具标本按A～D组顺序进行测试,A组：安装交锁髓内钉模拟骨折愈合;B组：在A组基础上股骨中段横形锯断2次,即中点锯断1次,中点下5cm处行第2次锯断,模拟较复杂型骨折;C组：在B组的基础上上端去除1枚锁钉;D组：在C组基础上下端去除1枚锁钉。在200,300,400N拉力下,以数字散斑相关软件测量各组第4锁钉的形变。结果与结论：在300N拉力下,B组与C组锁钉形变差异有显著性意义（P〈0.05）。提示在载荷递增到300N的过程中,在股骨干骨折愈合过程中远端靠近骨折线之锁钉将产生较大的应变,此钉极易发生疲劳性断裂。     

数字散斑法加载200～400N测量股骨干骨折髓内钉置入内固定下的形变

背景:髓内钉置入内固定治疗长骨骨折易发生螺钉断裂致骨畸形。将光学测量技术应用到生物医学领域中,能更精确的分析螺钉断裂的特点。目的:以数字散斑法测量股骨髓内钉交锁螺钉的形变。方法:取4根成人无名尸体防腐股骨标本,制作股骨中1/2交锁髓内钉内固定模型。4枚锁钉从上到下标记为1,2,3,4。每具标本按A～D组顺序进行测试,A组:安装交锁髓内钉模拟骨折愈合;B组:在A组基础上股骨中段横形锯断2次,即中点锯断1次,中点下5cm处行第2次锯断,模拟较复杂型骨折;C组:在B组的基础上上端去除1枚锁钉;D组:在C组基础上下端去除1枚锁钉。在200,300,400N拉力下,以数字散斑相关软件测量各组第4锁钉的形变。结果与结论:在300N拉力下,B组与C组锁钉形变差异有显著性意义(P<0.05)。提示在载荷递增到300N的过程中,在股骨干骨折愈合过程中远端靠近骨折线之锁钉将产生较大的应变,此钉极易发生疲劳性断裂。     

数字散斑法测量加载100N与400N股骨干骨折钢板固定下的位移

背景：钢板内固定是治疗长骨骨折常用的固定物之一,易发生螺钉断裂致骨畸形。将光学测量技术应用到生物医学领域中,能更精确的分析螺钉断裂的特点。目的：以数字散斑法测量股骨钢板螺钉的位移。方法：取6根股骨,于股骨干中点横行锯断,制造股骨中段骨折模型。将骨折标本进行复位,用10孔钢板固定,骨折线两端各使用5枚螺钉固定。将实验模型设计成骨折前后2种状态,进行对比测量锁钉位移。分别在100,400N拉力下,通过相关软件计算位移。结果与结论：在100N及400N状态下,螺钉1～10所承受的应力均存在显著差异（F=108.326,P〈0.01;F=151.258,P〈0.01）。进一步行两两比较,成对称分布的螺钉所承受的应力差异无显著性意义（P〉0.05）,其余两两比较所承受的应力差异均有显著性意义（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,易发生断裂,所有螺钉的固定应尽量在一条直线上,使负荷平衡。     

数字散斑法测量加载100N与400N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枚螺钉足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.     

数字散斑法测量加载100 N与400 N股骨干骨折钢板固定下的位移

背景:钢板内固定是治疗长骨骨折常用的固定物之一,易发生螺钉断裂致骨畸形.将光学测量技术应用到生物医学领域中,能更精确的分析螺钉断裂的特点.目的:以数字散斑法测量股骨钢板螺钉的位移.方法;取6根股骨,于股骨干中点横行锯断,制造股骨中段骨折模型.将骨折标本进行复位,用10孔钢板固定,骨折线两端各使用5枚螺钉固定.将实验模型设计成骨折前后2种状态,进行对比测量锁钉位移.分别在100,400 N拉力下,通过相关软件计算位移.结果与结论:在100N及400N状态下,螺钉1～10所承受的应力均存在显著差异(F=108.326,P<0.01:F=151.258,P<0.01).进一步行两两比较,成对称分布的螺钉所承受的应力差异无显著性意义(P>0.05),其余两两比较所承受的应力差异均有显著性意义(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,易发生断裂,所有螺钉的固定应尽量在一条直线上,使负荷平衡.     

三种固定方式修复胫骨平台后外侧骨折的生物力学比较

背景：胫骨平台后外侧骨折修复方案包括后侧钢板螺钉、外侧钢板螺钉和前后拉力螺钉内固定;选择何种内固定方法主要是靠医师的临床经验,研究结果也大多是临床报道,缺乏力学实验的依据。目的：从生物力学角度比较外侧钢板螺钉组、后侧钢板螺钉组、前后拉力螺钉组3种固定方式修复胫骨平台后外侧骨折的生物力学变化。方法：采用6具成年男性防腐尸体胫骨标本共12个进行干骺端骨密度测定。电动摆锯建立胫骨平台后外侧1/2骨折模型,模型随机分3组进行前后拉力螺钉固定、外侧钢板螺钉固定、后侧钢板螺钉固定。利用有限元法和生物力学方法在250,500,1000 N的轴向载荷下测试骨折块的轴向位移值及最大位移值分布区。结果与结论：3组标本干骺端平均骨密度差异无显著性意义（P〉0.05）。在轴向载荷为250 N时,有限元实验中骨折块的位移值,前后拉力螺钉组最小,为0.013521 mm;后侧钢板螺钉组居中,为0.016991 mm;外侧钢板螺钉组最大,为0.138200 mm,在500,1000 N时情况类似。实验生物力学结果显示,前后拉力螺钉组的位移值明显小于外侧钢板螺钉组和后侧拉力螺钉组（P〈0.05）;后侧钢板螺钉组与外侧钢板螺钉组比较差异无显著性意义（P〉0.05）,两种测试方法最大位移值分布区域都在近侧胫腓关节交界区。提示在生物力学稳定性方面,前后拉力螺钉组最具优势,外侧钢板螺钉组较差。临床可以考虑将前后拉力螺钉固定作为修复胫骨平台后外侧骨折的首选方案。     

数字散斑法测量加载100N与500N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。     

数字散斑法测量股骨干骨折内固定下的位移(英文)

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200N和300N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:300N拉力下的位移明显大于200N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。     

数字散斑法测量股骨干骨折髓内钉内固定下的形变

目的:用数字散斑法测试髓内钉锁钉的形变.为临床上分析锁钉断裂之原因提供理论依据.方法:取4根成人防腐股骨标本,制作股骨中段交锁髓内钉内固定模型.4枚锁钉从上到下标记为1,2,3,4.每具标本分A-D组测试顺序进行测试,A组:安装交锁髓内钉模拟骨折愈合;B组:在A组基础上股骨中段横形锯断2次,即中点锯断1次,中点下5 cm处行第2次锯断,模拟较复杂型骨折;C组:在B组的基础上上端去除1枚锁钉;D组:在C组基础上下端去除1枚锁钉.分别测量4组第4锁钉的形变.在100,300,500 N拉力下,CSS-44100型电子万能试验机测量数据,数字散斑相关软件计算得出应变.结果:在300 N拉力下B组与C组差异有统计学意义(P<0.05).结论:髓内钉内固定远端锁钉易发生断裂,应尽量以2枚锁钉固定远端.     

股骨远端骨折锁定钢板螺钉布局的有限元分析

背景：股骨远端骨折主要使用股骨远端锁定钢板进行内固定,内固定的失效屡有报道,临床对钢板上的螺钉分布意见不一,螺钉的分布和内固定失效是否相关,缺乏力学的实验依据。目的：探讨治疗股骨远端骨折锁定钢板的合理螺钉布局。方法：通过ANSYS软件建模,建立骨折和钢板模型,骨折近端、远端均固定4枚螺钉,设计128种不同的螺钉布局方案,分析不同的螺钉、钢板应力和骨折位移,进行第1,6孔单皮质固定组、双螺钉固定组的单因素方差分析;以及第5孔单皮质固定组、双皮质固定组、无螺钉固定组的单因素方差分析。结果与结论：128种螺钉分布中,第1孔螺钉应力最大的分布是“-2分布组”（-2表示第2孔无螺钉固定）,应力最小的分布是“-4分布组”（-4表示第4孔无螺钉固定）;第5孔螺钉应力最大的分布为“-4分布组”,应力最小的分布为“-3分布组”（-3表示第3孔无螺钉固定）;第6孔螺钉应力最大的分布为“-4分布组”,应力最小的分布为“-2分布组”;钢板的应力最大的分布为“-4分布组”,应力最小的分布为“-5分布组”（-5表示第5孔无螺钉固定）;骨折的位移最大的分布为“-5分布组”,位移最小的分布为“-3分布组”。128种螺钉分布中,第1,6孔单皮质固定组和双皮质固定组螺钉、钢板应力和骨折位移对比差异无显著性意义;第5孔单皮质固定组、双皮质固定组、无螺钉固定组对比,无螺钉固定组的骨折位移显著大于其他两组（P 〈0.05）,3组螺钉应力和钢板应力差异无显著性意义。提示钢板最近端第1,2孔需固定;靠近骨折端的近端2个孔（例如文章的第4,5孔）,第4孔必须固定,根据骨折稳定性判断是否固定第5孔;中间的孔可不固定;第6孔建议固定。ANSYS分析是有效的骨科临床分析方法。     

髌骨骨折植入物内固定评价：动力和静力加压的生物力学特点

背景：骨折块间的静力加压作用由内固定本身（如张力带钢丝和螺钉）产生,而动力加压作用在关节屈曲时产生。髌骨横行骨折张力带固定方法的力学强度和稳定性方面优势明显,但尚缺乏对这些内固定方法的静力和动力加压作用的量化对比研究。 目的：观察目前4种髌骨骨折内固定方法的动力和静力加压作用的强度变化及其临床意义。 方法：选择新鲜牛髌骨制作相同横行骨折模型,随机分成4组,钢丝组用改良张力带钢丝固定技术固定,钢缆组用改良张力带钢缆固定技术固定,螺钉组用单纯加压螺钉内固定技术固定,空心螺钉组采用空心螺钉＋张力带钢丝联合固定。进行骨折固定前,于骨折块间放置富士压力敏感膜,用以测量内固定后骨折块间的压力,即静力和动力加压强度。每组骨折固定模型再分别进行以下两种力学测试：①固定完成后即拆除内固定,取出压力敏感膜。②完成内固定后,使用材料试验机,对样本进行3点弯曲试验（5000 N载荷）,模拟膝关节弯曲时产生的骨折块间动力加压作用,而后取出压力敏感膜。使用 prescale FPD-8010E 压力分布图系统软件对每个取出的压力敏感膜进行测量,获得骨断端间的平均压力,并进行统计学分析,比较各组骨断端间的静力和动力加压强度。结果与结论：钢丝组骨折块间的平均静力加压强度显著低于钢缆组、螺钉组和空心螺钉组（P〈0.05）。5000 N载荷下动力加压后,钢丝组与钢缆组、螺钉组和空心螺钉组相比较具有相似的骨断端间压力强度（P 〉0.05）。钢丝组的动力加压强度高于其静力加压强度（P〈0.05）。结果证实,比起改良张力带钢丝固定技术,使用钢缆或螺钉可以更显著的增加骨断端的静力加压强度,但同时也削弱了骨断端的动力加压作用。     

髓内与髓外固定股骨转子间骨折的预后比较

背景：目前股骨转子间骨折临床多采用早期内固定治疗,随着现代医学及内固定器材等相关科学的发展,股骨转子间骨折的修复方式较多。然而股骨转子间骨折内固定方式及内固定类型的选择临床上存在较多争议。目的：对股骨转子间骨折髓内与髓外固定的临床预后进行对比分析。方法：选取2009年7月至2013年7月宣城中心医院收治的股骨转子间骨折患者146例,根据内固定方式不同分为3组,其中锁定加压钢板组者31例,动力髋螺钉组者66例,股骨近端抗旋髓内钉组者49例。动力髋螺钉组和锁定加压钢板均属于髓外固定系统,股骨近端抗旋髓内钉属于髓内固定系统。通过对比各组患者的手术时间、术中失血量、切口长度及临床疗效,探讨不同内固定方式对股骨转子间骨折预后的指导意义。结果与结论：所有患者均获得术后随访,随访时间为4个月-3年。与锁定加压钢板组及动力髋螺钉组比较,股骨近端抗旋髓内钉组的手术时间及术中出血量较少,差异有显著性意义（P〈0.05）;其中锁定加压钢板组的手术时间显著低于动力髋螺钉组（P〈0.05）。股骨近端抗旋髓内钉组的疗效优良率（94%）显著高于锁定加压钢板组（81%）及动力髋螺钉组（83%）,差异有显著性意义（P〈0.05）。提示应用髓内及髓外固定系统股骨转子间骨折患者均可取得良好的修复效果,但髓内固定系统较髓外固定系统在手术时间、失血量及患者内固定后疗效上更具优势。     

有限元分析LISS-DF治疗股骨远端骨折近端螺钉单双皮质不同组合固定方式的应力分布

背景：如何确定LISS-DF近端螺钉单双皮质合理搭配的固定方式,以便达到骨折两端螺钉固定强度的相对平衡,降低锁定钢板、螺钉和骨皮质之间的剪切应力,避免螺钉的应力集中,产生更有效的治疗结果是避免内固定失败的关键。目的：对LISS-DF钢板治疗股骨远端骨折近端螺钉单双皮质不同组合的固定方式进行有限元分析及力学评价。方法：在ANSYS9.0软件中建立LISS-DF钢板固定股骨远端骨折（AO/OTA33-A3型）的实体模型和有限元模型。在近端螺钉单、双皮质不同组合固定方式下,通过模拟生理应力做轴向加压、扭转实验,同时评估近端螺钉的应力变化。结果与结论：在16种不同组合方式中,当近端螺钉组合为1,3单2,4双皮质固定时,近端4枚螺钉的应力均值最小为24.21975N,同时剪切应力均值亦为最小,位移变化与其他组合固定方式相当且均较小。提示近端螺钉靠近骨折端处双皮质固定,其余螺钉依次单双皮质交替固定时,LISS-DF系统应力分散,抗拔出和抗扭转效果好,从而减少钢板螺钉早期的松动脱落。     

伤椎椎弓根置钉治疗胸腰椎压缩性骨折的三维有限元分析

背景：有文献报道伤椎置钉技术较传统4钉跨阶段固定具有更强的牢固性,可有效避免内固定的松动断裂,但其生物力学机制研究尚显不足。目的：构建脊柱胸腰椎单纯压缩性骨折的三维有限元模型,探讨伤椎附加椎弓根螺钉置入治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学效应。方法：将一T12椎体压缩性骨折患者脊柱胸腰段超薄CT扫描数据输入Mimics软件中,构建T12椎体压缩性骨折的有限元模型,在此模型基础上模拟伤椎置6钉和跨节段4钉内固定,对两个模型分别施加垂直压缩、前屈、后伸、左屈及右旋载荷。结果与结论：两组固定模式各种载荷下的应力均集中在螺钉根部,在垂直载荷下,螺钉的应力最小,右旋和左屈载荷下的应力最大;在垂直压缩、前屈、后伸、左侧弯及右旋运动下,上位螺钉较下位螺钉应力大（P〈0.05）。伤椎置6钉固定组螺钉应力较跨节段4钉固定组小（P〈0.05）。两组T11椎体最大位移无差别。表明伤椎附加椎弓根螺钉置入可以优化内固定的载荷,减少断钉率。