全环移动式外固定器的生物力学原理与临床应用

自１９８６年６月开始用自制的“全环移动式外固定器”此治疗新鲜骨折１４６例，陈旧性骨折１６例，骨不连４例，骨延长１３例，滕内翻畸形５例共１８４例，疗效满意，对本外固定器在各种不同的固定方式下进行生物力学测试，表明了不同的骨骼穿针数量，娄型，方向，部位与骨折固定稳定性的关系。     

距下关节、踝关节对后足运动影响的实验研究

目的研究踝关节与距下关节的运动范围及其对后足运动的影响。方法选用青壮年新鲜小腿-足标本8足,分别固定于特制的夹具中,用横穿跟骨体部的骨圆针标记跟骨,测量跟骨在坐标系内的三维位移,分别固定距下关节、踝关节,测量各自在固定情况下跟骨在坐标系内的三维位移。通过矩阵转换和函数方程,利用位移计算跟骨的三维旋转角度。分析后足在距下关节固定、踝关节固定或不固定任何关节时各平面活动范围及对后足活动度的影响。结果后足在不同的关节固定情况下均表现出三维运动。固定踝关节时,后足内翻15.99°±2.81°,外翻8.62°±1.90°,背屈3.70°±1.00°,跖屈5.87°±1.39°,内收7.64°±2.04°,外展3.99°±1.78°;固定距下关节时,后足内翻7.13°±1.07°,外翻5.52°±0.85°,背屈17.09°±2.87°,跖屈30.75°±5.04°,内收10.77°±1.56°,外展6.54°±1.88°;不固定任何关节时,后足内翻18.87°±3.89°,外翻9.12°±2.05°,背屈22.62°±3.21°,跖屈40.88°±5.77°,内收17.48°±2.26°,外展11.47°±2.29°。距下关节或踝关节固定后,后足在三个平面上的运动均受到影响。结论在后足运动中,内、外翻主要是距下关节的活动,背屈、跖屈主要是踝关节的活动。后足在冠状面上的运动,踝关节与距下关节能相互代偿     

Pyrford钢丝环扎张力带内固定治疗髌骨骨折的生物力学分析及临床研究

[目的] 测试Pvrford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，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其强度和刚度相当于传统的8字形克氏针张力带，而且髌骨的应变、位移很小。临床应用Pyrford钢丝环扎加张力带内固定治疗髌骨骨折105例，随访6～23个月，优良率达98％。[结论]Pyrford钢丝环扎加张力带固定完全符合髌骨的生物力学性能，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。     

火炬椎弓根内固定器械的生物力学实验研究

目的　提高椎弓根内固定器械对胸腰椎骨折的复位固定效果 ,简化操作 ,使其更符合脊柱生物力学原理。方法　采用 7具成人胸腰椎脊柱固定标本 ,造成椎体骨折 ,用自行研制的火炬椎弓根内固定器械加以固定 ,应用应力分析方法与其他椎弓根内固定器械作对比。结果　自行研制的火炬 (Torch)椎弓根内固定器械与SF在强度、刚度、稳定性上均无显著性差异 (P >0 .0 5 ) ,但比Dick明显优越 (P <0 .0 5 ) ,在实验中显示其操作简便性。结论　火炬椎弓根内固定器械结构简单 ,操作方便 ,生物力学性能优良 ,具有临床应用价值     

髋臼后壁骨折稳定性的生物力学评估

目的研究不同程度髋臼后壁骨折及后侧关节囊对关节稳定性的影响。方法采用配对设计将7具骨盆的14个髋关节标本,随机分成A、B两组,A组去除髋关节周围所有软组织,B组保留关节囊。分别按髋臼后壁总面积的20%、30%、40%、50%、60%从外缘向内纵向截骨,建立不同比例的后壁骨折模型,90°屈髋位对骨折模型分别进行生物力学测试,载荷下测量各组髋臼的形变位移和轴向刚度以及导致股骨头脱位时的载荷。结果载荷下,髋臼形变位移随截骨比例的增加而增大,统计显示截骨20%和30%组之间差异不显著(P>0.05),而30%组与40%、50%、60%组之间的统计学差异非常显著(P<0.01),轴向刚度的变化趋势与之相同;载荷800N时,截骨40%、50%、60%组均发生股骨头脱位,而20%、30%组未发生股骨头脱位;A组与B组间无显著差异。结论髋臼后壁骨折<30%时不影响髋关节的稳定,>40%时髋关节不稳,需行内固定治疗;后侧关节囊在维持关节的稳定方面与髋臼相比所起作用不大。     

自控微动带锁髓内钉内固定对骨折愈合影响的组织学实验研究

目的 :探讨自控微动带锁髓内钉 (AMLN )固定后骨折局部的组织学改变对骨折愈合的影响及机制。方法 :对 1 2只山羊两侧股骨干横断截骨 ,分别采用AMLN和GK钉内固定 ,术后 1、 2、 4、 8周分批处死 ,行组织学观察。结果 :AMLN钉能以微动间歇性应力方式促进骨折愈合 ,骨外膜骨痂、桥梁骨痂能早期加速形成 ,并逐渐连接骨痂、封闭骨痂 ,使皮质骨松化 ,骨小梁坚韧 ,提高了骨的结构力学特性 ,缩短了愈合周期 ,明显优于GK钉固定。骨痂的定量分析表明 ,两者具有显著性差异 (P <0 .0 5)。结论 :AMLN钉内固定所建立的局部有应力、应变产生及轴向应力传导的生物力学环境 ,可以调控成骨细胞与破骨细胞的活性平衡 ,骨折边愈合边改建边塑形 ,增加了骨折愈合的速度和质量     

人体胸腰椎和椎间盘的应力松弛和蠕变性试验

目的观察年轻的新鲜尸体的胸腰椎标本的粘弹性,为临床和模型研究提供生物力学参数。方法选择22~31岁的新鲜男性尸体,并在死亡1 h内从尸体上分离出15例脊柱功能单元。采用WE-10A型万能材料测试仪进行蠕变性和松弛性试验。结果通过胸腰椎的椎体和椎间盘的生物力学模型,推导出相应的蠕变和应力松弛方程,并对测量的和模拟有曲线进行比较。分别在前5 min和前10 min内,椎体和椎间盘的蠕变变形发生显著的变化。在应力松弛过程中,在前2 min内应力急剧降低,然后趋于平衡。结论在开始阶段,蠕变率变化是显著的,然后逐渐下降。这表明局部脊椎内部的压力差是降低的,直到达到平衡状态。由公式得到的模拟曲线与试验中得到的曲线在很大程度上是吻合的,这表明方程是合理可靠的。     

上胸椎椎板螺钉的生物力学研究

 目的比较上胸椎椎板螺钉(translaminar screw.TLS)、椎板关节突螺钉(translaminar facet screw.TLFS)和椎弓根螺钉(transpedicle screw.TPS)固定的拔出强度。方法取 9具新鲜尸体上胸段(T1~T3)完整脊柱标本.双能 X线骨密度仪测量后.游离成 3个独立完整节段(T1、T2、T3).在椎体两侧随机进行 TPS、标准 TLS和 TLFS置入.螺钉直径均为 4.0 mm。分别进行旋入扭距和拔出试验.比较三种固定方式的最大轴向扭矩和拔出力。结果上胸椎 TPS的平均最大扭矩为(0.40±0.01) N.m.TLS的平均最大扭矩为(0.35±0.01) N.m.TLFS的平均最大扭矩为(0.43±0.01) N.m;TPS与 TLS间差异无统计学意义(t=1.94,P >0.05).TPS与 TLFS间差异无统计学意义(t=-1.28, P>0.05).TLFS与 TLS间差异有统计学意义(t=-13.86, P0.05). TPS与 TLFS间差异无统计学意义(t=0.924, P >0.05).TLFS与 TLS差异有统计学意义(t=9.907, P约 0.05)。螺钉的旋入最大扭矩与螺钉的拔出力呈正相关性。结论上胸椎椎板螺钉、椎板关节突螺钉与椎弓根螺钉固定拔出强度差异并不明显。椎板关节突螺钉固定的拔出强度明显大于椎板螺钉。椎板螺钉和椎板关节突螺钉固定可以作为椎弓根螺钉固定的一种补充方法。     

EZ取钉器的生物力学测试和临床初步应用

目的 通过生物力学测试和临床初步应用验证EZ取钉器对断钉、打滑螺钉的取出效果。方法 采用新鲜尸骨标本,股骨、胫骨、尺桡骨各4具,并随机分为两组：A组为起子取螺钉扭力组;B组为骨髓腔内灌骨水泥固定螺钉组,其中B1为螺钉打滑时最大扭力组;B2为EZ取钉器一个手柄时取钉器最大扭力组;B3为两个手柄时取钉器的最大扭力组,制成4种生物力学测试模型,内固定螺钉分为4.5 mm和3.5 mm两种类型。在万能材料试验机上测试实验标本,施加轴向载荷2 kN,测量扭转拔出螺钉时的最大扭矩值、扭角及螺钉拔出时功耗大小和效率。实验数据经统计学处理, 进行组间比较。并用EZ取钉器在12例患者中初步应用。结果 A组最大拔出扭矩为1.42～1.96 N·m,B1组为2.87～3.27 N·m,B2组为3.06～4.83 N·m,B3组为4.12～8.36 N·m,各组间均呈显著性差异（P<0.05）。其相对应各组的扭角均值分别为1.59°、0.77°、0.28°和0.16°,各组间有明显差异（P<0.05）。螺钉拔出（旋出）时,各组的功耗均值分别为12、21、32和45J;对应各组间的功率（机械效率）分别为0.20、0.35、0.53和0.75 J/s,组间呈明显差异（P<0.05）。在12例临床断钉和打滑螺钉患者中初步应用,均成功取出,未出现术后并发症。结论EZ取钉器具有足够的抗扭强度和刚度,夹持力大,拔钉稳定可靠,是取出骨骼中断钉和打滑螺钉较理想的工具。     

加压空心钉式外固定架治疗股骨粗隆间骨折的生物力学分析

目的 通过加压空心钉式外固定架和普通外固定支架两种固定方式治疗老年股骨粗隆间骨折,行生物力学实验分析,评价两者固定的生物力学效果,为临床提供理论依据.方法 采集8具新鲜人体股骨标本,进行贴片模拟临床生物力学试验,比较两者的生物力学特性.结果 加压空心钉式外固定架与普通外固定支架相比,在抗压、抗弯和抗扭等生物力学性能上具有优势.抗压强度提高14％ ～ 17％、刚度提高17％～18％,抗扭转强度提高了27％,扭转刚度增大25％,失效载荷提高16％.结论 应用加压空心钉式外固定架治疗老年股骨粗隆间骨折安全、有效,生物力学性能优越,固定可靠,尤其对于老年股骨粗隆间骨折的治疗是十分理想的选择.