钉棒内固定Tile B2型骨盆骨折的生物力学效果

目的通过对比钉棒系统和钢板内固定Tile B2型骨盆骨折的生物力学行为,研究钉棒系统固定骨盆骨折的有效性。方法构建包含韧带结构的正常骨盆和2钉、3钉患侧、3钉健侧、钢板内固定Tile B2型骨盆有限元模型,在S1椎体上施加500 N均布载荷,模拟骨盆在双腿站立、单腿站立和坐位下的受力情况,对比正常骨盆与钉棒内固定、钢板内固定骨盆的位移和应力分布。结果钉棒系统和钢板均能对骨盆骨折进行有效固定,两者显示出与正常骨盆相似的位移和应力分布。各内固定中,3钉患侧内固定骨盆的最大位移在各工况下均最小,同时其应力水平明显低于其他内固定,双腿站立下其最大等效应力比2钉、3钉健侧和钢板内固定分别降低30.4%、20.8%、20.3%;坐位下分别降低31.8%、25.4%、18.5%;单腿站立下分别降低-6.5%、28.0%、61.1%。结论钉棒系统能够对Tile B2型骨盆骨折进行有效固定,且3钉患侧固定效果最佳。研究结果能够为临床骨盆骨折的方案选择提供理论依据。     

经皮螺钉结合有限切开内固定治疗Tile C型骨盆骨折

目的:探讨经皮骶髂螺钉结合有限切开内同定治疗Tile C型骨盆骨折的临床价值.方法:采用CT引导下经皮骶髂螺钉内同定结合有限切开内同定治疗Tile C型骨盆骨折15例,按照Tile分型均为C型骨折,C1型9例,C2型4例,C3型2例.结果:14例复位满意;1例未完全复位,纵向移位约0.8cm.骨折愈合时间8周～5月,平均3.4月,1例耻骨联合伤口发生浅表感染,经换药治愈.15例全部获得随访,随访时间15月～60个月,平均40个月,根据Majeed评估标准,优9例,良4例,可2例,优良率86.7%,4例术前骶丛神经损伤患者全部于3月后恢复,1例诉腰骶部疼痛,1例诉耻骨联合处疼痛.结论:经皮骶髂螺钉结合有限切开内固定治疗Tile C型骨盆骨折是一种安全、有效、微创的方法.     

两种骶髂螺钉固定双侧骶骨骨折的稳定性比较

目的 比较不同固定方式下,采用加长或普通两类骶髂螺钉固定治疗双侧骶骨骨折的稳定性.方法 使用三维有限元方法,建立双侧骶骨纵行骨折(Tile C型)模型,模拟使用加长、普通两类骶髂螺钉采用7种不同固定方式进行固定,并在模拟站立位状态下比较骨盆后环的竖直稳定性和旋转稳定性.结果 竖直方向600N力载荷加载后,骶1上表面的向下位移和后旋角位移比较显示,骶t、骶2层面各自1枚加长骶髂螺钉均比同层面的2枚双向普通骶髂螺钉固定的稳定性高;骶1、骶2层面各置1枚加长骶髂螺钉的组合比两个层面各双向置2枚普通骶髂螺钉的组合固定的稳定性高;骶1和骶2双层面加长骶髂螺钉组合固定的稳定性明显优于单层面的加长骶髂螺钉固定;骶1和骶z双层面双向4枚普通骶髂螺钉组合固定的稳定性明显优于单层面双向2枚普通骶髂螺钉组合固定,也明显优于双层面双向2枚普通骶髂螺钉组合固定.在竖直稳定性方面,骶2层面加长和普通骶髂螺钉固定均优于骶1层面的相应固定;在旋转稳定性方面,骶1层面的加长和普通骶髂螺钉固定均优于骶2层面的相应固定.结论 针对Tile C型双侧骶骨纵行骨折,应尽可能选择骶1、骶2加长骶髂螺钉固定,二者组合是最佳选择.     

内收型股骨颈骨折不同固定方式的生物力学分析

目的通过有限元法对内收型股骨颈骨折的不同内固定方法对比评价,寻找合理的固定方式,为临床应用提供理论依据.方法以内收型股骨颈骨折为研究对象建立模型,模拟单腿站立时的受载情况,在固定角度一定的情况下分别进行有限元计算.结果两钉竖放固定时的抗弯抗张能力和稳定性较好,但抗扭性较差,三钉固定时按倒△方式固定时的名指标均比较好,单钉固定时综合效果并不最差,而且临床操作简单,手术时间短.结论固定效果与螺钉的数量和组合方式有着直接的联系,根据病人的实际情况合理选择固定方式对于股骨颈骨折的愈合具有重要的作用.     

骨盆骨折生物力学研究进展

近年来,随着交通事故增多和老龄化进一步发展,骨盆骨折发病率呈现逐渐增多的趋势。基于骨盆骨折固定物生物力学的深入研究,其手术治疗得以广泛开展,手术治疗目的是有效复位固定骨折,矫正畸形,恢复骨盆完整性和稳定性,并尽量减少内外固定物引起的并发症。如何在保证治疗效果的情况下提高骨盆稳定性是每个临床医生都会面对的问题。本文从骨盆及其韧带解剖、正常生物力学、分型和骨盆骨折固定生物力学几个方面,总结近年来骨盆骨折的生物力学研究进展,为临床骨盆骨折的合理治疗提供一定参考。     

不同长度锁钉固定桡骨远端不稳定骨折的生物力学比较

目的 比较不同长度锁定螺钉固定桡骨远端骨折的术后稳定性及不同时期骨痂和远端螺钉的应力分布情况,为桡骨远端骨折螺钉长度的选择提供生物力学依据。方法 分别建立含骨折断面和骨痂的桡骨远端不稳定骨折的三维有限元模型,并用掌侧锁定钢板和不同长度锁钉固定,通过赋予骨痂不同材料属性来模拟骨折术后不同时期。分析术后不同时期骨痂和远端螺钉的应力分布情况,同时根据骨折断面最大轴向位移计算整个固定系统的压缩刚度。 结果 对于相同轴向载荷,75%长度以上单皮质螺钉固定时压缩刚度与双皮质螺钉固定相比基本无差异;术后早期骨痂处最大应力随着螺钉长度增加逐渐变小;术后中后期远端螺钉最大应力随着螺钉长度增加逐渐变大,远端双皮质螺钉应力最大。结论 采用75%长度以上单皮质锁钉固定桡骨远端不仅可以达到早期稳定性,同时也避免伸肌腱并发症的发生。     

骨折治疗的生物力学研究进展

机械负荷引起的生物学效应,在正常骨组织分化、发育中扮演着重要角色,同样在骨折愈合中也起着重要作用。在骨折愈合方面生物力学的研究促进了骨折治疗的发展,使骨折更接近于生理愈合,有效降低骨不愈合的发生。文章综述骨折治疗和愈合过程中生物力学方面的研究及进展。     

股骨颈骨折不同角度固定的生物力学比较研究

本文通过测量２０个股骨上段标本，Ｘ线片的压力骨小梁系统，按照其骨小梁系统采用低角度固定其股骨颈骨折标本，以临床常用角度固定的股骨颈骨折标本作为对照组，进行静力学测定。股骨上段骨小梁系统与股骨纵轴线所成角度均数为１５４．７±１．９度，骨小梁系统与股骨外侧骨皮质交点到大转子距离均数为７．３±１．０ｃｍ。低角度固定组承载力及最大承载力明显大于对照组（Ｐ＜０．０５），且有更小的旋转移位（Ｐ＜０．０５）。本研究将低角度固定概念量化，对股骨颈骨折内固定的使用有显著的临床指导意义。     

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。     

骨盆前环骨折经皮空心拉力螺钉固定的生物力学研究

目的：通过骨盆生物力学的研究,为前环骨折提供可供选择的临床治疗方式。方法：15具防腐湿性尸体,随机分成三组每组5具。A组骨盆完整,行预试验;B、C两组制成前环骨折模型,B组采用空心拉力螺钉固定,C组采用重建钢板固定。各组均接受不超过500次的循环压力负荷,直至结构衰竭,经动态机械性能分析（DMA）并记录压应力和各方向位移。结果：A组在150N／3Hz模式下出现应力松弛,耻骨支间位移（0．7±0．32）mm;250N／5Hz负荷模式下发生结构衰竭,位移（3．0±0．88）mm。相同的压力／频率耦合模式下,发生松弛时B组位移（1．26±0．49）mm,C组位移（1．06±0．45）mm;发生衰竭时B组的应力为（1010．4±542．46）N,C组为（919．2±409．34）N。结论：拉力螺钉与重建钢板相比,应力足够坚强,基于骨盆的生物力学特点,能够改善前环骨折的治疗。     

重建钢板治疗不稳定骨盆骨折并移位髋臼骨折

目的探讨不稳定骨盆骨折并移位髋臼骨折手术治疗效果.方法自1998年2月至2002年10月,对22例不稳定骨盆骨折并移位髋臼骨折采用骨盆重建钢板和螺钉进行复位和内固定,20例通过骼腹股沟入路手术治疗,其中9例加用Kocher-Langenbeck入路,另2例采用延长S-P入路.术后早期功能锻练.结果平均随诊时间为16个月(6-60个月),骨盆骨折均获复位.根据Matta影像学评分,髋臼解剖和复位满意20例,不满意2例.用改良的Merle d'Aubigne和Postel评分系统评估临床结果,优良16例,一般4例,差2例.一例发生异位骨化,无一例感染及不愈合.结论应用骨盆重建钢板手术治疗不稳定骨盆骨折并移位髋臼骨折,可有效复位固定骨折,矫正畸形,重建髋臼、骨盆环的稳定性,恢复髋臼关节面的平整和正常头臼关系,疗效满意.     

重建钢板治疗不稳定骨盆骨折并移位髋臼骨折

目的探讨不稳定骨盆骨折并移位髋臼骨折手术治疗效果。方法自1998年2月至2002年10月，对22例不稳定骨盆骨折并移位髋臼骨折采用骨盆重建钢板和螺钉进行复位和内固定，20例通过髂腹股沟入路手术治疗，其中9例加用Kocher-Langenbeck入路，另2例采用延长S—P入路。术后早期功能锻练。结果平均随诊时间为16个月(6—60个月)，骨盆骨折均获复位。根据Matta影像学评分，髋臼解剖和复位满意20例，不满意2例。用改良的Merled’Aubigne和Postel评分系统评估临床结果，优良16例，一般4例，差2例。一例发生异位骨化，无一例感染及不愈合。结论应用骨盆重建钢板手术治疗不稳定骨盆骨折并移位髋臼骨折，可有效复位固定骨折，矫正畸形，重建髋臼、骨盆环的稳定性，恢复髋臼关节面的平整和正常头臼关系，疗效满意。     

复杂不稳定型股骨粗隆间骨折3种固定系统的生物力学研究

目的针对复杂不稳定型股骨粗隆间骨折,比较动力髋螺钉(dynamic hip screw,DHS)、股骨近端防旋髓内钉(proximal femoral nail antirotation,PFNA)和股骨近端内固定支架(proximal femoral internal-fixator,PFI)有效性及力学差异。方法取18具Synbone股骨近端人工骨模型,制成复杂不稳定型股骨粗隆间骨折模型(Evans-Jensen III型),分别以DHS、PFNA和PFI固定,用实验应力分析方法,比较3种固定方式的差异及优劣。结果在压缩载荷300、600、1 200 N下,DHS固定后骨折两端的位移均最大,与PFI、PFNA相比均有显著性差异(P0.05),PFI与PFNA骨折两端的位移均无显著性差异(P0.05)。在扭转载荷300、600、1 200 N下,DHS及PFNA固定后骨折两端的位移均最大,两者间无显著性差异(P0.05);PFI与DHS、PFNA相比均有显著性差异(P0.05)。结论在复杂不稳定型股骨粗隆间骨折中,PFI系统的抗压缩稳定性与PFNA系统接近,但抗扭转稳定性强于PFNA系统;无论是抗压缩稳定性还是抗扭转稳定性方面,DHS固定系统都最小。     

不同台阶状移位对髋臼骨折的生物力学影响

探讨髋臼骨折块不同旋转方向的台阶状移位对髋臼应力分布及大小等的影响,以期为临床治疗髋臼骨折及预后评估提供一定的理论指导。 采用5具成人骨盆标本(10个髋关节),其中男性尸体标本3例,女性2例,年龄在23～66岁,平均年龄38.7岁。排除骨折、畸形、发育未完全及退行性病变。分别测量完整髋臼 (I组)、解剖复位(K组)、不同台阶移位(A组:1 mm、B组:2 mm、C组:3 mm、D组:4 mm;a组:-1 mm、b组:-2 mm、c组: -3 mm、d组:-4 mm)时髋臼与股骨头之间的接触特性。所获数据经统计分析软件进行分析比较差异。结果表明,完整髋臼负重区平均应力为(3.06±0.27) MPa,骨折后负重区应力有增大趋势。K组的平均应力为(2.98±0.50) MPa,当内旋使台阶移位达到2 mm或更大,当外旋使台阶移位达到3 mm时,负重区平均应力显著性增大。负重区的峰值应力在完整髋臼为 (5.05±0.38)MPa,骨折后负重区峰值应力有增大趋势。解剖复位组的平均应力为(5.58±0.72) MPa(与完整髋臼负重区峰值应力相比P>0.05); 当内旋使台阶移位达到1 mm或更大,外旋使台阶移位达到3 mm或更大时,负重区峰值应力与完整髋臼有显著性差异。 髋臼双柱骨折产生的台阶状移位改变正常髋关节的生物力学特性,使髋关节的接触面积、平均应力以及峰值应力均发生重新分布。     

新型与传统锁定加压接骨板固定股骨干骨折的生物力学比较

目的对比股骨干骨折治疗采用的新型与传统锁定加压接骨板(locking compression plate,LCP)的生物力学性能,为选择更有效的接骨板提供理论依据。方法对接骨板进行弯曲强度与疲劳测试,再结合ANSYS Workbench对接骨板变形、应力及寿命进行有限元分析。结果新型LCP平均弯曲屈服载荷与弯曲强度均为传统LCP的1.4倍,新型、传统LCP平均循环次数分别为106次与47 091次,使用寿命相差33.8%。结论使用新型LCP固定股骨干骨折失效可能性小于传统LCP,新型LCP拥有更有效的生物力学稳定性。     

空心钉联合同种异体腓骨内固定治疗中青年股骨颈骨折生物力学分析

目的比较空心钉联合同种异体腓骨内固定(改良术式)和单纯行空心钉内固定(传统术式)在治疗中青年PauwelsⅠ、Ⅱ、Ⅲ型股骨颈骨折中的力学稳定性差异。方法建立传统及改良术式固定的PauwelsⅠ、Ⅱ、Ⅲ型股骨颈骨折模型,分析模型股骨头皮质骨壳负重区、股骨颈骨折端应力分布情况,以及股骨头皮质骨壳与股骨颈骨折面剪应力分布情况,并根据预测数据绘制股骨冠状位最大主应变云图,比较两组股骨颈骨折端位移。结果股骨头皮质骨壳在S12、S13方向剪应力分布均显示采用改良术式优于或相近于采用传统术式。此外,股骨颈骨折面S12、S23方向剪应力情况亦显示采用改良术式固定优于传统术式。PauwelsⅡ、Ⅲ型传统术式固定的股骨颈骨折端位移大于改良术式,其中PauwelsⅡ型传统术式固定的位移明显大于改良术式,而PauwelsⅠ型改良术式固定的位移显著大于传统术式。结论改良术式相对适用于PauwelsⅡ、Ⅲ型中青年股骨颈骨折,而传统术式则适用于PauwelsⅠ型中青年股骨颈骨折。     

不同部位骨盆骨静态弹性模量及其相关生物力学性质的测定

采用生物力学实验的方法研究骨盆骨的轴向刚度、不同部位骨盆骨的压缩及拉伸弹性模量以及强度,从而为骨盆的临床及实验研究提供理论依据.试验采用12具防腐骨盆骨,利用万能材料试验机测量不同载荷下骨盆骨的位移,计算其轴向刚度;之后截取耻骨、坐骨、髋臼骨前柱及后柱、以及骶髂关节两侧骨,制成10 mm×5mm×10mm大小试件,分成12组,利用杠杆引伸仪、万能材料试验机、电阻应变仪上分别进行压缩及拉伸弹性模量以及强度的测定.在静态载荷状态下,500 N的生理载荷时,骨盆刚度值为181.28±21.4 N.mm-1,1500N时,刚度值增加到352.32 N.mm-1;耻骨、坐骨、髂骨、髋臼前、后柱以及骶髂关节两侧骨质的压缩弹性模量依次为26.7、18.4、31.7、21.3、23.1、31.7、29.6 GPa;压缩强度均值依次为64.27、124.26、91.73、94.22、50.39、107.37、84.23 GPa;拉伸弹性模量依次为29.3、20.4、25.4、23.3、21.2、19.3、17.6 GPa;拉伸强度均值依次为132.53、93.26、95.72、74.22、40.39、84.23、64.27 GPa.静态载荷状态下,刚度值随着载荷的增加逐渐加大;坐骨的抗压缩强度最大,而耻骨的抗拉伸强度最大,髋臼前柱抗压缩及拉伸的强度(94.22、74.22)均明显高于髋臼后柱.     

后路固定术治疗胸腰椎爆裂骨折的生物力学研究

为了给胸腰椎爆裂性骨折病人手术方式的选择提供理论支持和临床依据,建立T10-L2节段正常脊柱模型、爆裂性骨折模型,经伤椎单节段固定模型、经伤椎双节段固定模型和跨伤椎短节段固定钉模型。在T10上表面施加400 N的压缩载荷和7.5 N·m的力矩,模拟人体前屈、后伸、左/右侧弯和左/右侧旋转6种生理活动,利用有限元方法分析3种手术固定方式的生物力学特性。结果表明,与完整的正常脊柱模型相比,3种固定模型在所有运动状态下的活动度(ROM)均有所减少。相比经伤椎双节段内固定模型,经伤椎单节段内固定模型在前屈、后伸、左弯、右弯、左旋和右旋6种受力状态下,椎弓根螺钉上的应力分别增加了78.1%、87.8%、90.5%、81.3%、51.3%,72.3%。经伤椎单节段固定术系统的活动度和正常脊柱最为相似,其在恢复脊柱稳定性的同时可最大可能地保护脊柱原有的力学属性,但其钉棒的最大应力远高于经伤椎双节段固定术。对于失稳严重的损伤,经伤椎双节段固定术可明显降低螺钉应力,同时提高脊柱的稳定性。     

桡骨远端骨折夹板外固定的骨折缝应力预测

目的 运用静力学分析、试验设计法以及布谷鸟-支持向量机预测建立关于 C1_1、C2_1、C3_1 型桡骨远端骨折夹板固定不同厚度压垫下骨折缝应力关系的数学模型。 方法 在 CT 影像中获得前臂中各个组织的形状,建立对应的实体模型,进行降噪、装配等过程实现建模;在 Workbench 中根据实验测定的载荷数据对模型施加载荷,获得一种情况下的骨组织力学情况;再通过试验设计法对多种施加载荷情况下的骨组织力学情况进行模拟;最后,通过布谷鸟改进支持向量回归预测,获得关于各骨折类型的数学模型。 结果 对 B 曲面划分的 12 个压垫固定位置施加载荷,通过试验设计法对 460 个样本在 Workbench 中 DOE 模块中进行求解,460 个样本中随机抽取 400 个作为训练集得到数学模型,用剩余 60 个样本作为测试集与数学模型预测结果进行对比,即可建立高精度的有关夹板固定中压垫固定位置上不同载荷和骨折缝处载荷情况的数学模型。 通过已知压垫固定区域施加不同厚度压垫的固定力对骨折缝应力的预测,预测值与仿真值进行对比模型预测精度最高达到 99. 66% ,最低达到 95. 653% 。 从精度上分析,压垫载荷与骨折缝处载荷存在模糊的数学关系,即支持向量机预测模型有效。 结论 通过研究压垫固定作用方式和压垫固定力对骨折缝的影响,有利于传统固定夹板与现代科学技术相结合,为临床骨折治疗桡骨远端骨折时固定器的选择和外固定器械设计提供参考。     

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