动力加压凹槽交锁髓内钉的设计及其生物力学特征

目的:研制具备动力加压功能的新型凹槽股骨、胫骨交锁髓内钉,评价其作为骨折内固定器械的可行性。方法:实验于2005-03/06在西安交通大学材料力学实验室完成。实验组为新型凹槽Ti-6Al-7Nb材料股骨及胫骨交锁髓内钉各10套,对照组为Orthofix进口股骨、胫骨交锁髓内钉各10套,两组规格相同。在MTS880材料试验机上分别进行加载速度为每10分钟1mm、最大载荷为2400N的垂直压缩试验,加载速度为1mm/min、最大弯矩为64N·m的三点弯曲试验及载荷的峰谷值为600～1200N,股骨、胫骨加载频率分别为15和13Hz的动态疲劳试验。结果:①垂直压缩试验表明,随着载荷的增加,发生在远端锁孔局部的应变及位移也不断增加[当载荷为2400N时:股骨钉实验组与对照组的应变分别为(5.50±0.09)和(1.74±0.13)με,位移分别为(326.42±2.24)和(139.32±1.74)μm;胫骨钉实验组与对照组的应变分别为(10.89±0.14)和(5.37±0.04)με,位移分别为(94.90±2.65)和(72.69±2.84)μm;组间差异明显,P<0.05]。②实验组髓内钉较对照组髓内钉弹性好,对抗弯曲载荷的自稳效应强[弯矩为64N·m时:股骨钉实验组与对照组桡度分别为(2616.64±4.82)和(1184.93±5.51)μm;胫骨钉实验组与对照组桡度分别为(3648.22±3.37)和(1994.95±3.81)μm,P<0.05]。③分别以最大压力Fmax=1200N,最小压力Fmin=600N,频率为15Hz(股骨髓内钉)及13Hz(胫骨髓内钉)的正弦交变应力为载荷,股骨髓内钉及胫骨髓内钉均分别顺利循环了60万次和68万次,在循环疲劳应力作用下新型髓内钉材料性能下降不明显(P>0.05)。结论:新型股骨、胫骨交锁髓内钉的静态力学强度和动态疲劳强度优良,完全能满足临床使用的强度要求。

Design and biomechanical study of the grooved interlocking dynamic compressing medullary nail