跟骨内侧定位载距突螺钉导向器的研制与初步评价

目的　探讨从跟骨内侧定位、经载距突置入导向针后,由跟骨外侧壁置入载距突螺钉的可行性及精确度,为临床手术方案设计及导向器械的研发改进提供参考依据。 方法　选取10具20侧成人尸体标本,在跟骨外侧做“L”形延长切口,暴露跟骨外侧结构及距下关节,采用自主研发的“跟骨内侧定位载距突螺钉导向器”辅助载距突螺钉置入。首先,从内侧将“定位针”置入距下中关节,将导向器“内侧臂”的“定位孔”套牢定位针,调整“内侧臂”使“导向通道”位于载距突中心,安装“外侧臂”与“手柄”固定。调整“外侧臂”位置,经“导向通道”从内向外穿入跟骨一枚“导向针”,C臂透视提示“导向针”位置理想后,自跟骨外侧壁沿“导向针”用空心钻钻孔,测深后拧入合适的载距突螺钉。最后行CT扫描,利用CT图像评估置入螺钉的精确度。过程中采集相关数据,评估导向器的功能。 结果　肉眼观察标本,所有的导向针位于载距突内,其中65%位于载距突中心,25%偏下方,10%偏后方。在内侧,75%的导向针穿过胫后肌腱,15%位于胫后肌和趾长屈肌腱之间,10%穿经趾长屈肌腱上1/3。在外侧,导向针出针点与跟骰关节的距离为（38.03±5.60）mm,与后关节面的距离为（15.01±3.38）mm,螺钉平均长度为（44.80±3.59）mm。CT扫描图像可见,所有螺钉位于载距突内,有2例穿透上方骨皮质,无螺钉穿出载距突下方、前方及后方骨皮质。 结论　采用跟骨内侧定位法,在自主设计的导向器引导下,可提高载距突螺钉置入的准确性,降低螺钉进入关节、跟骨内侧皮质等并发症。     

跟骨内侧定位载距突螺钉导向器的研制与初步评价

目的　探讨从跟骨内侧定位、经载距突置入导向针后,由跟骨外侧壁置入载距突螺钉的可行性及精确度,为临床手术方案设计及导向器械的研发改进提供参考依据。 方法　选取10具20侧成人尸体标本,在跟骨外侧做“L”形延长切口,暴露跟骨外侧结构及距下关节,采用自主研发的“跟骨内侧定位载距突螺钉导向器”辅助载距突螺钉置入。首先,从内侧将“定位针”置入距下中关节,将导向器“内侧臂”的“定位孔”套牢定位针,调整“内侧臂”使“导向通道”位于载距突中心,安装“外侧臂”与“手柄”固定。调整“外侧臂”位置,经“导向通道”从内向外穿入跟骨一枚“导向针”,C臂透视提示“导向针”位置理想后,自跟骨外侧壁沿“导向针”用空心钻钻孔,测深后拧入合适的载距突螺钉。最后行CT扫描,利用CT图像评估置入螺钉的精确度。过程中采集相关数据,评估导向器的功能。 结果　肉眼观察标本,所有的导向针位于载距突内,其中65%位于载距突中心,25%偏下方,10%偏后方。在内侧,75%的导向针穿过胫后肌腱,15%位于胫后肌和趾长屈肌腱之间,10%穿经趾长屈肌腱上1/3。在外侧,导向针出针点与跟骰关节的距离为（38.03±5.60）mm,与后关节面的距离为（15.01±3.38）mm,螺钉平均长度为（44.80±3.59）mm。CT扫描图像可见,所有螺钉位于载距突内,有2例穿透上方骨皮质,无螺钉穿出载距突下方、前方及后方骨皮质。 结论　采用跟骨内侧定位法,在自主设计的导向器引导下,可提高载距突螺钉置入的准确性,降低螺钉进入关节、跟骨内侧皮质等并发症。     

利用数字散斑法测量股骨干骨折加压钢板内固定下的位移和形变

目的 利用数字散斑法测试成人股骨加压钢板内固定术中骨折断端第5颗螺钉在不同拉力条件下的位移和形变情况,分析减少加压钢板螺钉数量是否影响骨折断端螺钉的位移和形变,旨在为临床成人股骨加压钢板内固定术中加压螺钉数量的确定提供理论依据。方法 取成人防腐股骨标本,剔除软组织后用牙托粉包埋固定,制作股骨中1/2内固定模型。加压钢板置入股骨后外侧骨膜下, 骨折端两侧各5枚螺钉穿透4层骨皮质。标本分10个状态,按A～J组测量顺序进行测量。在400、500N拉力下,用CSS44100型电子万能实验机进行加载拉力测量骨折断端第5颗螺钉的位移和形变,计算机自动处理数据。结果 方差分析,在400N、500N拉力下第5颗螺钉的位移测量均值,B～J组与A组比较差异有显著性（P<0.05）;在400N、500N拉力下第5颗螺钉的形变测量均值,A组与F～J组比较差异有显著性（P<0.05）,A组与B～E组比较无显著性差异（P＞0.05）。结论 骨折断端第5颗螺钉位移大小与加压钢板上螺钉数量呈负相关。靠近骨折线的螺钉承受较大的应力,容易断裂。     

骨折内固定松动与运动方式关系的生物力学评价

目的：用生物力学的方法比较在不同运动方式下股骨中段骨折内固定疲劳前后稳定性,评价内固定松动与运动方式的关系.方法：取6根新鲜尸体股骨,制成股骨中段缺损骨折模型,对标本先后行单皮质钢板内固定和双皮质钢板内固定,并行疲劳实验,分别对6种运动方式即时和疲劳后的稳定性进行生物力学研究.结果：在同等载荷条件下,行前屈后伸运动时两种内固定方法的疲劳前后运动角度均有显著性差异（P＜0.05）,而在侧弯和旋转运动时疲劳前后无显著性差异（P＞0.05）.结论：内固定螺钉的早期松动首先是对屈伸运动方向造成影响,引起屈伸方向的失稳,对侧弯和旋转运动稳定性影响最小.     

骶髂螺钉LX 固定方式的生物力学特性分析

目的　研究骶髂螺钉LX固定方式与目前常规骶髂螺钉固定方式的拔出强度、刚度、能量吸收，确定比较符合人体生物力学要求的固定方式。方法　8具甲醛固定湿润成人尸体的正常骨盆标本，平均年龄23~45岁。骨密度测量排除骨质疏松，排除畸形、肿瘤、外伤等异常。将骨盆等分锯成两半，左侧组采用骶髂螺钉LX固定，置入正、负应力骶髂拉力螺钉，沿着骶髂关节复合体的压力带和张力带轴线，分别置入骶髂关节复合体的张力带和压力带；右侧组置入常规骶髂拉力螺钉。测量拧紧力矩、轴向拔出力、相对位移、应变、能量吸收。结果　拧紧力矩与骨密度、拧紧力矩与轴向拔出力、轴向拔出力与骨密度之间存在明显的正相关关系(P<0.05)。左侧组拔出力为(1158.10±29.20)N，比右侧组(791.2±44.6)N高32%(P<0.05)。右侧组的吸收能量为(6.52±0.78)J，左侧组的吸收能量为(11.75±1.45)J，左右两侧总的能量相比，左侧比右侧大(P<0.05)。结论　骶髂螺钉LX固定方式的强度和刚度均高于常规骶髂螺钉固定，拔出螺钉需要的能量亦大，具有生物力学优势，有利于骶髂复合体修复，更符合人体工程学要求。     

1~6岁儿童枢椎经椎板螺钉内固定的可行性研究

目的　探讨1~6岁儿童枢椎经椎板行3.5 mm螺钉内固定的可行性。 方法 选取1~6岁儿童45例,每两岁一组分为A、B、C 3组,将其颈椎CT原始数据行三维重建后测量椎板上、中、下缘宽度,椎板高和长度,椎板上倾角及内倾角等参数。 结果　椎板各指标随年龄增长呈上升趋势。限制枢椎板螺钉置钉的主要因素是椎板中缘宽（LWM）和进钉点至椎板外缘距离（ELE）,LWM中A组为（4.69±0.45）mm;B组（7.13±1.61）mm;C组（7.72±1.28）mm。ELE中A组为（15.44±6.98）mm,B组（23.67±1.86）mm;C组（27.75±2.39）mm。模拟椎板螺钉置入时,A组入钉点为同侧棘突左、右分支交界处;B组入钉点为螺钉所在椎板对侧的棘突分支中缘;C组入钉点为螺钉所在椎板对侧的棘突分支上缘。 结论 1~6岁儿童枢椎板均具有置入3.5 mm螺钉的可行性,但不同年龄置钉方式应有所不同。     

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。     

股骨颈内固定螺钉构型的解剖影像分析

目的 根据影像解剖图像分析探讨股骨颈骨折3枚螺钉内固定的最优螺钉构型。方法 自2017年1月至2月,在安吉县人民医院医学影像信息系统（PACS）中回顾性选择15例正常成人双侧(30根)股骨行三维CT重建,其中男8例,女7例;年龄28～63岁,平均(43±8.5)岁。于股骨颈中心轴线垂直方向在颈中部显示股骨颈截面（FNS),经图像重叠获得其在股骨转子外侧壁的投影。在股骨颈截面内模拟3种螺钉构型：以股骨颈截面长轴为中线的等边三角形构型（IET-FNS组）、股骨冠状轴为中线的等边三角形构型（IET-PF组）和股骨颈截面内的钝角三角形螺钉构型（OT组）。观察螺钉间距离、螺钉距股骨颈截面中心距离、螺钉工作面积与股骨颈截面积比。结果 螺钉间的距离：OT组（5.96±0.37）cm;IET-FNS组（4.74±0.39）cm。IET-PF组（4.58±0.39）cm;螺钉与股骨颈截面中心点距离：OT组（3.43±0.18）cm;IET-FNS组（2.81±0.17）cm;IET-PF组（2.72±0.14）cm。螺钉面积与股骨颈截面积比：OT组（0.31±0.01）;IET-FNS组（0.21±0.02）;IET-PF组（0.16±0.01）。OT组3项测量指标值均较大于其他两组,差异有统计学意义（P＜0.05）。结论 从影像解剖学分析,钝角三角形螺钉构型在观察指标螺钉间距离,螺钉距股骨颈截面中心距离、螺钉工作面积与股骨颈截面积比有优势,可能是股骨颈骨折3枚螺钉内固定的理想构型,但需要进一步的生物力学测试证实。     

经皮加压钢板系统和倒置微创内固定系统置入治疗老年股骨转子间骨折的半年随访

背景：近年来以股骨近端髓内钉、防旋股骨近端髓内钉为代表的髓内固定系统治疗股骨转子间骨折报道较多,但两者比较分析的研究较少。 目的：探讨经皮加压钢板和倒置微创内固定两种治疗股骨转子间骨折的临床效果。 方法：经皮加压钢板置入21例,倒置微创系统置入15例,年龄65~91岁。观察置入后并发症及髋关节功能Harris评分。 结果与结论：全部获得随访6个月,髋关节功能经皮加压钢板组优良率87%,倒置微创内固定组87%。两组患者并发症少,没有患者发生钢板螺钉松动断裂、深静脉血栓形成、髋内翻。提示对于使用髓内固定系统有困难的老年股骨转子间骨折,用此两种微创髓外固定系统也可达到理想的治疗效果。     

导航模板辅助下颈椎皮质骨螺钉置入准确性的研究

目的　探讨基于皮质骨螺钉轨迹入路,导航模板辅助椎弓根螺钉置入的可行性和准确性。 方法　获取4具下颈椎标本（C3~7）CT数据,经Mimics软件三维重建后设计椎弓根皮质骨螺钉轨迹,并建立导航模板。随机分成2组,分别采用快速成型（RP）和数控机床技术（CNC）制造出两种材质导航模板并测量其在颈椎椎弓根辅助置钉的精确性。 结果　RP、CNC两组在进钉点的水平面上绝对偏差分别为：(0.28±0.24) mm、(0.32±0.23) mm;矢状面上分别为：(0.30±0.20) mm、(0.52±0.44) mm。钉道中点在水平面上分别为：(0.26±0.22) mm、(0.39±0.32) mm;矢状面上分别为：(0.37±0.29) mm、(0.49±0.50) mm。螺钉安全分级,RP组1级螺钉20枚;CNC组1级螺钉19枚,2级1枚。两组的绝对偏差值、安全分级差异均无统计学意义（P＞0.05）。 结论　CNC导航模板经皮质骨螺钉轨迹辅助置钉是可行的,为下颈椎椎弓根置钉提供了一种全新、安全的方法。     

颈椎前路生物活性玻璃涂层钛板系统的研制与生物力学评价

目的 研制颈椎前路生物活性玻璃钛板系统(ACBPS),并对其进行生物力学评价。方法 在钛板内面及螺钉表面等离子喷涂0.3mm厚的生物活性玻璃涂层。采用18具颈椎标本随机分为ACBPS、颈前路钛板系统(ACPS)、和Orion三组,在颈前路减压、植骨及钛板内固定后,行载荷-位移、扭矩和扭转刚度、极限力学性能测定并记录结果,进行对比;另对ACBPS、ACPS行拔出试验和疲劳试验,且以三维有限元素分析验证。结果 在前屈、后伸时ACBPS组的纵向位移降低幅度明显高于ACPS组或Orion组,同时其纵向位移值明显低     

后凸成形和传统钉道骨水泥强化对骶骨钉松动的生物力学作用

背景：后凸成形骨水泥强化可应用于骨质疏松患者的腰椎椎弓根钉固定。 目的：评价松动的骶骨钉经后凸成形和传统钉道骨水泥强化后的固定强度。 方法：纳入9具骨质疏松症患者的新鲜尸体标本。在同一骶骨标本上,分别测试单皮质和双皮质骶骨椎弓根钉最大拔出力后,分别建立传统钉道骨水泥强化与后凸成形骨水泥强化椎弓根钉固定模型。在MTS材料试验机上,对螺钉尾部施加2 000次周期性压力载荷后,进行螺钉最大拔出力测试。 结果与结论：9个标本的骨密度均值为  0.71 g/cm²(0.61~0.77 g/cm²)。4种骶骨钉固定技术单皮质、双皮质、传统钉道骨水泥强化和后凸成形骨水泥强化骶骨钉的平均最大拔出力分别为203,325,437及565 N。双皮质骶骨钉的拔出力显著高于单皮质钉(P < 0.05);但此2固定均显著低于骨水泥强化组(P < 0.05)。后凸成形骨水泥强化组的拔出力显著高于传统钉道骨水泥强化组(P < 0.05)。此外,4种骶骨钉固定技术的最大拔出力与骨密度值均呈现显著的正相关(P < 0.05)。结果证实,传统钉道骨水泥强化技术和后凸成形骨水泥强化技术均可做为骶骨椎弓根钉松动的补救手段,但后凸成形骨水泥强化可获得更为坚强的锚定。     

椎弓根螺钉应用于骨质疏松椎体的生物力学研究

本文采用7具老年腰椎标本,共35个椎体,DEXA测试其BMD,随机分为5组,应用生物力学测试方法,研究下列补救措施对螺钉牢固性的影响:①按放横向连接装置;②钉道内填充骨水泥;③钉道内填充骨屑;④更换直径较大的螺钉;⑤单纯安置Dick螺钉。所有标本平均BMD为0.695±0.14g/cm_2。⑤组单纯安置Dick钉的最大拔出力232±92.4N,①～④组最大拔出力与⑤组比较,分别增加了93％（P<0.01）、94％（P<0.01）、139％（P<0.01）、33％（P>0.05）。研究表明,横向装置、骨水泥、骨屑可提高螺钉的牢固性,直径较大的螺钉并不能提高其在骨质疏松椎体内的稳定性,重度骨质疏松可能是手术禁忌症。     

钢板骨折区增加螺钉帽对胫骨骨折内固定影响的有限元分析

目的　探讨固定胫骨骨折时骨折区钢板置入螺钉帽对固定结构生物力学性能的影响。 方法　通过CT扫描数据和三维图像重建,模拟临床手术固定建立胫骨中段粉碎性骨折锁定钢板固定有限元模型,13孔钢板布钉位置为1、2、4、5、9、10、12、13孔,骨折区钉孔为6,7,8,并设计两种钢板固定方式：A（骨折区置入螺钉帽）和B（骨折区不置螺钉帽）,对模型A和模型B分别进行600N压缩试验和1000N三点弯曲试验,计算分析模型各部位的力学指标并进行比较分析。 结果　压缩试验中,模型A钢板最大应力出现在钢板下端,模型B钢板最大应力出现在骨折区,模型A钢板最大应力明显小于模型B;三点弯曲试验中,两种模型钢板最大应力均出现在骨折区,模型A钢板最大应力明显小于模型B。 结论　在钢板骨折区空螺钉孔处增加螺钉帽,可以明显降低钢板的最大应力,减少钢板骨折区的应力集中,从而减少在骨折端处钢板发生疲劳性断裂的风险。     

单纯螺钉微创牵引兔下颌骨增加骨量的效果及组织学分析

目的　探讨应用单纯螺钉旋转牵引兔下颌骨以增加骨量的效果及组织学分析。 方法　以8只雌性新西兰大白兔为研究对象。随机分左侧或右侧为实验侧,实验侧下颌骨植入2个固定螺钉和1个牵引螺钉,当牵引螺钉向下旋转时,可以给牵引骨块相反的作用力,使截骨断端反向移动,以增加骨量;对照侧不做处理。牵引20 d后,测量实验侧骨增量情况。然后取实验侧牵引区组织及对照侧正常骨组织进行组织学检测,对比两侧组织细胞变化。 结果　实验侧骨高度增加约2.5 mm;HE染色显示实验侧成骨细胞数量（598.5±130.01）高于对照侧（80.75±14.29）;免疫组织化学染色显示实验侧骨形成蛋白BMP-2光密度值（0.139±0.011）高于对照测（0.061±0.013）。 结论　螺钉旋转可微创实现有效增加骨量。螺钉旋转产生的机械力使受力区组织细胞活性增强,骨形成活跃。     

锁定加压钢板置入内固定治疗胫骨骨折的力学分析

背景：锁定加压钢板结合了传统钢板和支架原理,即头部有锁定螺纹的螺钉和钢板锁钉孔构成的内固定支架锁定单元,又有传统螺钉和动力加压孔构成的内固定支架加压单元,在骨折的内固定治疗方面具有很多优势。 目的：分析锁定加压钢板置入内固定治疗胫骨骨折的生物力学特点,以及在胫骨骨折治疗中的疗效。 方法：锁定加压钢板是依靠钢板与螺钉的成角稳定性和螺钉与骨之间的把持力来实现骨折内固定的。骨髓腔细小时应避免螺钉尖端损伤近端皮质的骨螺纹,应更换为双皮质自攻螺钉至少在对侧骨皮质获得把持力。骨质疏松植入螺钉,由于单皮质骨螺钉产生的工作长度减少,在所有骨折块均使用双皮质自攻螺钉,以提高螺钉工作长度。当长骨轴线与钢板对线不良时,要么打入长自攻螺钉,要么改变角度打入标准螺钉。锁定加压钢板应选择适宜的长度,钢板的长度取决钢板跨越比和钢板螺钉密度,钢板与螺钉间的应力还受螺钉数量和位置的影响。 结果与结论：锁定加压钢板置入内固定可应用于骨干或干骺端的简单骨折、粉碎性骨折、关节内及关节周围骨折、骨折延迟愈合、闭合或开放截骨术和不适合髓内钉固定的骨干骨折,对于骨质疏松骨折和假体周围骨折的内固定有很好的成角稳定性和把持力。锁定加压钢板置入内固定治疗胫骨骨干骨折均取得满意的疗效,符合生物力学固定原理。需要术者熟练掌握锁定加压钢板的内固定技术,避免由于失误导致内固定的失败。     

经口咽前路寰枢椎复位钢板螺钉固定强度的生物力学评价

目的对经口咽前路寰枢椎复位内固定钢板(transoralpharyngeal atlantoaxial reduction plate,TARP)进行固定螺钉拔出力实验,评估TARP系统枢椎前路椎弓根和关节突下螺钉固定的生物力学强度。方法 6例C1、C2椎体新鲜标本左右双侧均行螺钉固定,寰椎螺钉固定于侧块,枢椎螺钉分别采用椎体、前路椎弓根及关节突下固定,在生物力学实验机上通过传感器测定TARP系统寰椎和枢椎固定螺钉的最大拔出力、钉道长度,并进行统计学分析。结果寰椎(546.45±85.07)N与枢椎前路椎弓根螺钉(593.14±97.77)N的最大拔出力之间无显著性差异,枢椎前路椎弓根螺钉拔出力明显强于枢椎椎体和关节突下螺钉,枢椎关节突下螺钉(469.94±73.32)N拔出力明显强于枢椎椎体螺钉(395.15±75.07)N。结论 TARP系统枢椎螺钉固定采用前路椎弓根及关节突下固定优于枢椎椎体固定,固定安全可靠。     

Biomechanical study of expandable pedicle screw fixation in severe osteoporotic bone comparing with conventional and cement-augmented pedicle screws

Pedicle screws are widely utilized to treat the unstable thoracolumbar spine. The superior biomechanical strength of pedicle screws could increase fusion rates and provide accurate corrections of complex deformities. However, osteoporosis and revision cases of pedicle screw substantially reduce screw holding strength and cause loosening. Pedicle screw fixation becomes a challenge for spine surgeons in those scenarios. The purpose of this study was to determine if an expandable pedicle screw design could be used to improve biomechanical fixation in osteoporotic bone. Axial mechanical pull-out test was performed on the expandable, conventional and augmented pedicle screws placed in a commercial synthetic bone block which mimicked a human bone with severe osteoporosis. Results revealed that the pull-out strength and failure energy of expandable pedicle screws were similar with conventional pedicle screws augmented with bone cement by 2 ml. The pull-out strength was 5-fold greater than conventional pedicle screws and the failure energy was about 2-fold greater. Besides, the pull-out strength of expandable screw was reinforced by the expandable mechanism without cement augmentation, indicated that the risks of cement leakage from vertebral body would potentially be avoided. Comparing with the biomechanical performances of conventional screw with or without cement augmentation, the expandable screws are recommended to be applied for the osteoporotic vertebrae.     

钛合金自攻骨钉力学方程验证及力学性能分析

目的 验证推导的骨钉力学性能公式有效性,分析骨钉参数对其力学性能的影响.方法 建立骨钉-聚氨酯泡沫块的物理模型,推导骨钉自攻性能和拔出性能的计算公式;用聚氨酯泡沫块模拟人骨,参考ASTM F543-07金属医用骨钉标准规范,用Instron E3000力学试验机对抽选的锥形头浅螺纹锁定接骨螺钉(head shallow...