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100,500N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100N拉力下（F=3.107）,A组与F组比较方差的P〈0.05;在500N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1.0～2.0mm。     

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.     

AO钢板螺钉治疗股骨干骨折

目的：探讨ＡＯ钢板螺钉内固定技术在股骨干骨折中的应用价值,以期获得最佳治疗效果。方法：本组８７例,男５９例,女２８例,平均年龄３８岁。粉碎性骨折２８例,横形和短斜形骨折３９例,长斜形和螺旋形骨折２０例。选择股处侧或后外侧切口,使用动力加压钢板,置于张力侧,拧入螺钉时使用偏心导钻和丝锥。粉碎性、长斜形和螺旋形骨折以拉力螺钉辅助固定。不用外固定,术后第２ｄ即开始主、被动活动。结果：经１￣２．５ａ随访,     

Displacement and strain mapping for osteocytes under fluid shear stress using digital holographic microscopy and digital image correlation

Osteocytes, as the mechano-sensors in bone, are always subjected to fluid shear stress (FSS) from the surrounding matrix. Quantification of FSS-induced cellular deformation is significant for clarifying the “perceive and transmit” process of cellular mechanotransduction. In this research, a label-free displacement and strain mapping method based on digital holographic microscopy (DHM) and digital image correlation (DIC) is introduced. The method, which is termed DHM-DIC, innovatively utilizes surface features extracted from holographic phase images instead of speckles as the metric for DIC searching. Simulation results on a hemisphere validate the feasibility of DHM-DIC. Displacement and strain maps of living osteocytes under 1.5 Pa FSS are evaluated from DHM-DIC and present good agreement with our previous finite element modeling results.     

Selection of internal fixation method for femoral intertrochanteric fractures using a finite element method

BACKGROUNDFailure to fix unstable intertrochanteric fractures impairs return to daily activities.AIMTo simulate five different internal fixation methods for unstable proximal femoral fractures.METHODSA three-dimensional model of the femur was established from sectional computed tomography images, and an internal fixation model was established. Finite element analysis of the femur model was established, and three intertrochanteric fracture models, medial defect, lateral defect, and medial-lateral defects, were simulated. Displacement and stress distribution after fixation with a proximal femoral anti-rotation intramedullary nail (PFNA), integrated dual-screw fixation (ITN), PFNA + wire, PFNA + plate, and PFNA + wire + plate were compared during daily activities.RESULTSThe maximum displacement and stress of PFNA and ITN were 3.51 mm/473 MPa and 2.80 mm/588 MPa for medial defects; 2.55 mm/288 MPa and 2.10 mm/307 MPa for lateral defects; and 3.84 mm/653 MPa and 3.44 mm/641 MPa for medial-lateral defects, respectively. For medial-lateral defects, reconstructing the medial side alone changed the maximum displacement and stress to 2.79 mm/515 MPa; reconstructing the lateral side changed them to 3.72 mm/608 MPa, when both sides were reconstructed, they changed to 2.42 mm/309 MPa.CONCLUSIONFor medial defects, intramedullary fixation would allow early low-intensity rehabilitation exercise, and ITN rather than PFNA reduces the risk of varus and cut-out; for lateral wall defects or weakness, intramedullary fixation allows higher-intensity rehabilitation exercise, and ITN reduces the risk of varus. For both medial and lateral defects, intramedullary fixation alone will not allow early functional exercise, but locating lateral or medial reconstruction will. For defects in both the inner and outer sides, if reconstruction cannot be completed, ITN is more stable.     

动态应力钢板与AO钢板对羊股骨干骨折愈合的影响

背景:目前钢板内固定治疗骨折愈合出现应力遮挡影响骨折愈合。目的:观察动态应力钢板(CO钢板)与普通应力钢板(AO钢板)治疗羊股骨干骨折愈合的效果。方法:24只山羊制备股骨干骨折模型,造模后随机分为2组,AO钢板组和CO钢板组分别用AO、CO钢板内固定,分别在1,2,3周取出股骨,常规行X射线与磁共振扫描。结果与结论:X射线显示1周时,两组钢板骨折断端均未见明显变化,骨折线清晰可见;2周AO钢板组骨折断端无明显变化,骨折线明显,CO钢板组骨折断端骨密度增高,骨折线开始变模糊;3周AO钢板组骨折断端骨密度增加,CO钢板组骨折断端骨密度继续增高,出现云絮状外骨痂。MRI显示1周时,两组钢板骨折断端T1WI呈高信号,T2WI压脂序列上呈低信号,但AO钢板组骨折断端PDIR-TSE呈低信号,CO钢板组呈高信号。2周时两组骨折断端T1WI呈等或高信号,在T2WI压脂序列上呈等或低信号,AO钢板组PDIR-TSE呈低信号,CO钢板组呈高信号。3周AO钢板组可见骨折线明显,骨折断端在T1WI呈等或低信号,在T2WI压脂序列上呈等低信号,PDIR-TSE呈低信号;CO钢板组骨折断端可见骨折线模糊,骨折断段在T1WI上呈等或高信号,在T2WI压脂序列上呈等或低信号,PDIR-TSE呈等或高信号。提示CO钢板组骨折断端的血液循环、骨痂含量均优于AO钢板组骨折断端。