單皮質(zhì)鋼板螺釘內(nèi)固定的生物力學(xué)評價

五種通常使用的自攻螺釘固定系統(tǒng)力學(xué)和生物力學(xué)測試

目的:比較用磷酸鈣骨水泥(cpc)與聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)骨水泥強化修復(fù)股骨粗隆間骨折動力髖螺釘(dhs)內(nèi)固定失敗的生物力學(xué)性能。方法:15例老年人骨質(zhì)疏松股骨標(biāo)本,制成evansⅲ型骨折模型,隨機分成3組,每組5例,一組為對照組(正常dhs固定),另兩組再制成dhs內(nèi)固定失敗模型,分別應(yīng)用cpc強化和pmma強化dhs固定修復(fù),然后對標(biāo)本進行生物力學(xué)測試。結(jié)果:pmma組的軸向剛度、剪切剛度、抗扭轉(zhuǎn)強度均比對照組大,其中軸向剛度與對照組相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義(p>0.05),剪切剛度、抗扭轉(zhuǎn)強度與對照組比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(p0.05)。結(jié)論:從兩種骨水泥的生物力學(xué)特性角度看,采用pmma比cpc強化修復(fù)dhs松動失敗更有一定的優(yōu)勢。

目的:磷酸鈣骨水泥(cpc)強化穿透單側(cè)椎體皮質(zhì)椎體釘固定的生物力學(xué)影響。方法:選用新鮮成人尸體標(biāo)本16個,實驗組磷酸鈣骨水泥強化后椎體釘穿透單側(cè)椎體皮質(zhì)固定;對照組為無骨水泥強化,螺釘穿透雙側(cè)椎體皮質(zhì)固定。應(yīng)用螺釘拔出實驗,記錄螺釘最大拔出力并觀察椎體破壞形態(tài)。結(jié)果:拉力值cpc組(1393.33±189.37)、對照組(957.42±71.34)差異有顯著性,p<0.01。對照組椎體中螺釘抽出占75%(6/8),螺釘入口處皮質(zhì)破損占25%(2/8)。cpc強化椎體中螺釘入口處皮質(zhì)破損占87.5%(7/8),螺釘抽出占12.5%(1/8)。結(jié)論:cpc強化椎體釘后固定效果更好,增加手術(shù)安全性。

目的評價新型絲攻結(jié)合骨水泥(pmma)增強椎弓根螺釘穩(wěn)定性的效果。方法選取34個新鮮小牛腰椎,每個椎體的一側(cè)椎弓根直接擰入螺釘(空白組);另一側(cè)將pmma(2.0ml)經(jīng)新型絲攻注入釘?shù)篮髷Q入螺釘(實驗組)。24h后行軸向拔出實驗和周期抗屈實驗。結(jié)果實驗組中螺釘?shù)淖畲筝S向拔出力和能量吸收值均顯著高于空白組(p<0.05);實驗組中的螺釘能夠耐受更大的負(fù)荷或者在同等負(fù)荷下產(chǎn)生較小的位移。結(jié)論新型絲攻結(jié)合pmma可以顯著增加椎弓根螺釘固定的穩(wěn)定性。

目的探討傾斜螺釘和減少螺釘數(shù)量對鋼板螺釘固定長骨干橫行骨折模型的力學(xué)影響。方法28根pvc管隨機分成四組造中點橫行骨折模型,以四種不同的螺釘固定方式固定,測量四組模型在三點折彎、軸向扭轉(zhuǎn)試驗中的極限負(fù)荷,比較四種固定方法的力學(xué)性能。結(jié)果傾斜螺釘固定模型的最大彎曲負(fù)荷較大(p<0.01),減少螺釘固定的模型最大扭轉(zhuǎn)負(fù)荷較小(p<0.01)。結(jié)論傾斜螺釘可增加鋼板螺釘內(nèi)固定的抗折彎強度,但對抗扭轉(zhuǎn)強度無明顯影響,抗扭轉(zhuǎn)強度與固定的螺釘數(shù)量有關(guān)。

目的比較使用和未使用聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,pmma)釘?shù)缽娀墓巧厢敽拖箩斣谄谳d荷后的最大拔出力,為合理使用髂骨釘技術(shù)提供實驗依據(jù)。方法從5具自愿捐獻的成人防腐尸體采集10個完整髂骨標(biāo)本用于實驗。采用雙能x線吸收法測定每具尸體l1～4椎體的骨密度(bonemineraldensity,bmd)。將植入髂骨上柱和下柱的螺釘分別命名為髂骨上釘和髂骨下釘。使用長70mm、直徑7.5mm的螺釘,根據(jù)pmma強化與否依次建立以下4組髂骨釘固定模型:髂骨上釘(a組)、pmma釘?shù)缽娀墓巧厢?b組)、髂骨下釘(c組)和pmma釘?shù)缽娀墓窍箩?d組)。將髂骨模擬人體站立位固定于mts材料實驗機上,向螺釘尾部施加100～300n循環(huán)壓力載荷2000次后,測試髂骨釘?shù)妮S向最大拔出力。結(jié)果5具尸體的bmd為(0.88±0.06)g/cm2。所有髂骨釘均準(zhǔn)確植入預(yù)計釘?shù)?未見髂骨釘穿入髖臼和穿出內(nèi)外板等情況,疲勞測試后均未出現(xiàn)螺釘松動跡象。a、b、c、d組的最大拔出力分別為(964±250)、(1462±266)、(1537±279)、(1964±422)n。d組最大拔出力大于其他3組,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(p0.05)。結(jié)論髂骨下釘?shù)墓潭◤姸蕊@著高于髂骨上釘;pmma釘?shù)缽娀夹g(shù)可有效提高髂骨釘?shù)腻^定強度,可用于髂骨釘松動的翻修。

目的:比較角棒與圓棒在legacy、ussⅱ、rf單軸向椎弓根螺釘固定系統(tǒng)中的抗旋轉(zhuǎn)性能。方法:將legacy、ussⅱ、rf單軸向椎弓根螺釘分別與原裝圓棒或自行設(shè)計的角棒組合,分為6個實驗組:(1)legacy螺釘和legacy圓棒組(a組);(2)legacy螺釘和角棒組(b組);(3)ussⅱ螺釘和ussⅱ圓棒組(c組);(4)ussⅱ螺釘和角棒組(d組);(5)rf螺釘與rf圓棒組(e組);(6)rf螺釘和角棒組(f組)。每組7套,其中1套行預(yù)試驗。分別以固定的扭矩標(biāo)準(zhǔn)鎖緊單枚椎弓根螺釘與圓棒或角棒,在mts858試驗機上測量旋轉(zhuǎn)滑動扭矩。結(jié)果:a、b組的旋轉(zhuǎn)滑動扭矩分別為12.3±1.9nm和16.9±2.1nm;c、d組的旋轉(zhuǎn)滑動扭矩分別為3.9±0.8nm和4.6±0.7nm;f、f組的旋轉(zhuǎn)滑動扭矩分別為6.7±0.4nm和17.6±0.7nm。legacy螺釘與rf螺釘配角棒組的旋轉(zhuǎn)滑動扭矩高于配圓棒組(p0.05)。結(jié)論:角棒能顯著提高legacy和rf椎弓根螺固定系統(tǒng)的抗旋轉(zhuǎn)能力。

目的探討自行設(shè)計可調(diào)自鎖式栓樁螺釘在前交叉韌帶斷裂重建術(shù)中脛骨端固定的生物力學(xué)性能,并與常用的一般栓樁螺釘和u型釘進行比較,為臨床應(yīng)用提供依據(jù)。方法采集24個成人新鮮膝關(guān)節(jié)標(biāo)本,其中18個制作成acl斷裂模型,隨機分三組,分別采用可調(diào)自鎖式栓樁螺釘(z組),一般栓樁螺釘(y組)和u型釘(u組)固定,6個正常膝關(guān)節(jié)作對照(d組)。測試各組固定裝置力學(xué)變化、負(fù)荷位移變化和韌帶纖維的應(yīng)變及最大牽拉負(fù)荷,以測定固定裝置的穩(wěn)定性、強度和剛度。結(jié)果acl固定后力學(xué)變化中,z組基本保持原固定力沒有丟失,且經(jīng)過運動后骨隧道口幾乎沒有擴大;其他兩組均有力的丟失和骨隧道口增大,有顯著差異,p<0.05。測定負(fù)荷位移變化和韌帶纖維的應(yīng)變中,d、z組和y、u組相比較有顯著差異,p<0.05。最大牽拉負(fù)荷方面,z組固定強度和破壞負(fù)荷與其他兩組相比,有顯著差異,p<0.05。結(jié)論在交叉韌帶斷裂重建術(shù)脛骨端固定中,可調(diào)自鎖式栓樁螺釘?shù)臄嗔沿?fù)荷和強度及其穩(wěn)定性比一般栓樁螺釘和u型釘有明顯優(yōu)勢,生物力學(xué)性能優(yōu)越。

目的評價后凸成形骨水泥(polymethylmethacrylate,pmma)強化技術(shù)對骨質(zhì)疏松情況下骶骨釘固定強度的生物力學(xué)影響,為骶骨釘松動選擇堅強的補救技術(shù)提供依據(jù)。方法11具新鮮骶骨標(biāo)本用于實驗,并采用dexa評價標(biāo)本骨密度。在同一骶骨標(biāo)本上,依次建立非pmma強化和pmma強化骶骨釘?shù)墓潭Ｐ腿缦?a組:單皮質(zhì)椎弓根釘;b組:雙皮質(zhì)椎弓根釘;c組:傳統(tǒng)pmma強化單皮質(zhì)椎弓根釘;d組:后凸成形pmma強化椎弓根釘;e組:后凸成形pmma強化側(cè)翼釘。在mts試驗機上對五種骶骨釘依次進行軸向拔出測試,記錄最大拔出力并比較。結(jié)果11具標(biāo)本的平均骨密度為0.71±0.08g/cm2。a組的螺釘拔出力(508n)顯著低于其他4種固定組(p0.05),但是,兩者的拔出力均顯著低于c和d組(p<0.05)。重要的是,d組(986n)的拔出力顯著高于c組(846n)。結(jié)論在骨質(zhì)疏松患者的骶骨固定中,雙皮質(zhì)骶骨椎弓根釘較單皮質(zhì)具有顯著的力學(xué)優(yōu)勢。骶骨椎弓根釘一旦發(fā)生松動,傳統(tǒng)的和后凸成形pmma強化技術(shù)均可成為補救手段,并且后凸成形pmma強化骶骨椎弓根釘可獲得最堅強的錨定。

目的觀察磷酸鈣骨水泥(cpc)強化螺釘固定的生物力學(xué)和組織學(xué)變化,為cpc應(yīng)用于臨床提供理論依據(jù)。方法在8只雜種犬脛骨上段、股骨下段制作松質(zhì)骨螺釘植入的動物模型,實驗組注入可吸收cpc后再旋入螺釘,對照組則不添加強化材料,分別于術(shù)后2、4、6和8周處死動物,觀察螺釘拔出的生物力學(xué)和組織學(xué)變化。結(jié)果cpc強化的螺釘拔出力隨術(shù)后時間的延長而升高;cpc-骨界面結(jié)合緊密,并且隨時間延長出現(xiàn)cpc降解和骨長入。結(jié)論cpc表現(xiàn)出良好的生物可相容性、可吸收性、骨傳導(dǎo)性;cpc強化能明顯提高松質(zhì)骨螺釘植入體內(nèi)的初始穩(wěn)定性,強化效應(yīng)隨體內(nèi)植入時間延長而逐漸增強。

目的:驗證椎弓根螺釘植入時添加可吸收骨水泥αbsmtm對螺釘初始穩(wěn)定性的影響。方法:采用6具人體新鮮腰椎標(biāo)本,共16個椎體(l3～l5),將椎弓根螺釘分別置入兩側(cè)椎弓根,隨機在一側(cè)加α-bsmtm,測試螺釘最大軸向拔出力(f-max)和螺釘拔出過程中達到最大軸向拔出力時的能量吸收(e-f-max)及螺釘拔出一個螺距(2.0mm)時的能量吸收(e-2mm)。結(jié)果:同未加α-bsmtm組相比較,椎弓根螺釘最大軸向拔出力f-max在加入α-bsmtm后,由370n提高到665n,增加了80%。e-f-max和e-2mm也分別增加了83%和68%,差別有統(tǒng)計學(xué)顯著意義(wilcoxon’s檢驗,p<0.01)。最大軸向拔出力f-max(加和不加α-bsmtm)與椎體松質(zhì)骨的骨密度(bmd)緊密相關(guān)(r=0.9585,0.9056,p<0.05)。結(jié)論:在椎弓根螺釘植入時添加α-bsmtm能顯著提高其初始穩(wěn)定性

目的為應(yīng)用三重固定紐扣鋼板重建喙鎖韌帶治療肩鎖關(guān)節(jié)脫位提供解剖形態(tài)學(xué)及生物力學(xué)基礎(chǔ)。方法對40個肩鎖關(guān)節(jié)的喙鎖韌帶進行解剖學(xué)觀測及測量,并對三重固定紐扣鋼板重建喙鎖韌帶和喙鎖韌帶進行力學(xué)測試。結(jié)果斜方韌帶位于鎖骨的中心,錐狀韌帶位于鎖骨稍偏后側(cè),從鎖骨的遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面中心到斜方韌帶和錐狀韌帶中心的距離分別為(20.8±0.8)mm和(39.7±0.9)mm。三重固定紐扣鋼板重建喙鎖韌帶較原始喙鎖韌帶在生物力學(xué)性能上占有較大的優(yōu)勢。結(jié)論應(yīng)用三重固定紐扣鋼板重建喙鎖韌帶具有解剖形態(tài)學(xué)及生物力學(xué)基礎(chǔ)。

背景:目前在骨折內(nèi)固定過程中,一定螺釘數(shù)量及分布的情況下,不同鋼板長度研究甚少,鋼板過短,固定不牢,常導(dǎo)致內(nèi)固定失敗。目的:通過垂直于鋼板表面長軸方向的三點折彎實驗,測試相同螺釘數(shù)量及分布情況下不同鋼板長度的內(nèi)固定應(yīng)力變化。方法:選取成人尸體脛骨標(biāo)本30根,分成6組,每組5根,制成中段橫行無缺損骨折模型,每組分別用四孔、六孔、八孔、十孔、十二孔、十四孔脛骨不銹鋼有限接觸動力加壓鋼板進行對稱性固定,于鋼板靠近骨折端最近兩個螺孔及距離骨折端最遠(yuǎn)的兩個螺孔固定螺釘,每組分別編號為a、b、c、d、e、f組。結(jié)果與結(jié)論:在三點折彎實驗中,a組中骨折端的平均應(yīng)變最大,d組中骨折端的平均應(yīng)變最小。a組中骨折端的平均應(yīng)變與b、c、d、e、f組差異均有顯著性意義(p<0.05);b組與c、d、e、f組平均應(yīng)變差異有顯著性意義(p<0.05),c組與d、e組平均應(yīng)變差異有顯著性意義(p<0.05),f組與d組平均應(yīng)變差異有顯著性意義(p<0.05)。提示在三點折彎實驗中,相同螺釘數(shù)量及分布情況下,鋼板長度對鋼板螺釘內(nèi)固定結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有明顯影響。八孔及更長的鋼板內(nèi)固定有更好的彈性形變能力及穩(wěn)定性。

基于生物力學(xué)分析,研究了踏板設(shè)計參數(shù)對踏板操作時下肢肌肉疲勞的影響。定義了4個設(shè)計因子:座椅高度、踏板行程、踏板行程傾角和踏板高度,進行中心復(fù)合試驗設(shè)計。應(yīng)用生物力學(xué)軟件anybody對25組試驗進行了仿真分析,通過對仿真結(jié)果的回歸分析得出各設(shè)計因子的影響權(quán)重,并分析了每個因子對不同百分位人體最大肌肉活動度的影響,給出設(shè)計因子的推薦取值范圍。該方法建立了踏板的工程設(shè)計與駕駛員踏板操作舒適性的聯(lián)系,為汽車踏板的人機工程參數(shù)化設(shè)計提供依據(jù)。

基于生物力學(xué)分析,研究了踏板設(shè)計參數(shù)對踏板操作時下肢肌肉疲勞的影響。定義了4個設(shè)計因子：座椅高度、踏板行程、踏板行程傾角和踏板高度,進行中心復(fù)合試驗設(shè)計。應(yīng)用生物力學(xué)軟件anybody對25組試驗進行了仿真分析,通過對仿真結(jié)果的回歸分析得出各設(shè)計因子的影響權(quán)重,并分析了每個因子對不同百分位人體最大肌肉活動度的影響,給出設(shè)計因子的推薦取值范圍。該方法建立了踏板的工程設(shè)計與駕駛員踏板操作舒適性的聯(lián)系,為汽車踏板的人機工程參數(shù)化設(shè)計提供依據(jù)。

背景:生物力學(xué)研究表明,頸椎損傷的許多問題都與力學(xué)密切相關(guān)。目的:總結(jié)運動員頸椎損傷置入螺釘后的生物力學(xué)研究進展。方法:應(yīng)用計算機檢索pubmed數(shù)據(jù)庫及cnki數(shù)據(jù)庫。中文檢索關(guān)鍵詞:頸椎損傷,置入鋼釘,生物力學(xué)。英文檢索關(guān)鍵詞:cervicalspineinjury;implantedthenail;biomechanics。所有選用的文獻均為相關(guān)性較強,并在此領(lǐng)域具有代表性和權(quán)威性,能及時準(zhǔn)確地反應(yīng)和報道頸椎生物力學(xué)的研究進展。最終入選28篇文章進入結(jié)果分析。結(jié)果與結(jié)論:文章主要從頸椎內(nèi)源性穩(wěn)定、外源性穩(wěn)定和功能鍛煉的角度對運動員頸椎損傷置入螺釘后進行生物力學(xué)分析,為運動員頸椎傷病的功能鍛煉提供了理論依據(jù)。針對其關(guān)鍵發(fā)病機制,恢復(fù)頸椎內(nèi)源性、外源性的動力平衡是治療關(guān)鍵,為認(rèn)識和掌握脊柱傷患的發(fā)生、發(fā)展、診斷及治療方法的選擇提供了新的理論依據(jù)。

目的通過研究分析鎖定鋼板外置與外固定支架固定骨折的生物力學(xué)性能,為鎖定鋼板外置固定骨折提供理論依據(jù)。方法選用10根人體新鮮尸骨脛骨,制備成新鮮骨折標(biāo)本,分成2組分別采用鎖定鋼板外置固定和外固定支架固定。在距骨表面3cm的平面,觀察2組標(biāo)本在不同載荷下承受的軸向壓縮值、扭轉(zhuǎn)角度值和彎曲位移值。結(jié)果2組脛骨骨折標(biāo)本在不同平面施加100、200、300、400、500、600n外力載荷下的軸向壓縮值比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（p〈0.05）,且所施加載荷越大,壓縮值差異越大。2組骨折標(biāo)本在不同平面施加5、7、9、11、13、15n·cm載荷下的軸向扭轉(zhuǎn)角度值差異明顯,且載荷越大,扭轉(zhuǎn)角度值差異越大,差異有統(tǒng)計學(xué)意義（p〈0.05）。2組骨折標(biāo)本在不同平面施加80、120、160、200、240n載荷下的彎曲位移值比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（p〈0.05）,且載荷越大,彎曲位移值差異越大。結(jié)論鎖定鋼板外置固定比外固定支架固定脛骨折的生物力學(xué)性能更好,可以在臨床上使用。

目的:探討三踝骨折的有效治療方法。方法:2004年1月—2011年12月采用松質(zhì)骨螺釘結(jié)合鋼板內(nèi)固定治療三踝骨折23例,術(shù)后適當(dāng)?shù)耐夤潭肮δ苠憻?。結(jié)果:經(jīng)平均2年的隨訪,療效優(yōu)19例,良3例,可1例。結(jié)論:本方法有手術(shù)創(chuàng)傷小、可早期活動、踝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)好等優(yōu)點,是一種治療三踝骨折的有效方法。

經(jīng)皮骶髂拉力螺釘固定骨盆后環(huán)具有力學(xué)效果好等優(yōu)點,但術(shù)中常需要反復(fù)進行出口位和入口位透視確定其安全界限。本文介紹一種單純在骨盆側(cè)位片確定其安全界限的方法。

目的評價骨質(zhì)疏松椎體置入硫酸鈣骨水泥增強的椎弓根螺釘后的生物力學(xué)效果。方法選取40節(jié)新鮮小牛脊柱椎體,隨機均分為正常椎體組(a組)、正常椎體+硫酸鈣骨水泥增強組(b組)、骨質(zhì)疏松椎體組(c組)、骨質(zhì)疏松椎體+硫酸鈣骨水泥增強組(d組)。將相同規(guī)格的椎弓根螺釘擰入測試椎體的椎弓根,測試其最大軸向拔出力和最大破壞功耗。結(jié)果c組椎弓根螺釘最大拔出力和最大破壞功耗較a組減少(p0.05)。結(jié)論硫酸鈣骨水泥增強后能增加椎弓根螺釘?shù)乃矔r穩(wěn)定性,可以應(yīng)用于骨質(zhì)疏松患者骨折內(nèi)固定的增強,具有較好的臨床應(yīng)用前景。

目的通過研究分析鎖定鋼板外置與外固定支架固定骨折的生物力學(xué)性能,為鎖定鋼板外置固定骨折提供理論依據(jù)。方法選用10根人體新鮮尸骨脛骨,制備成新鮮骨折標(biāo)本,分成2組分別采用鎖定鋼板外置固定和外固定支架固定。在距骨表面3cm的平面,觀察2組標(biāo)本在不同載荷下承受的軸向壓縮值、扭轉(zhuǎn)角度值和彎曲位移值。結(jié)果2組脛骨骨折標(biāo)本在不同平面施加100、200、300、400、500、600n外力載荷下的軸向壓縮值比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(p<0.05),且所施加載荷越大,壓縮值差異越大。2組骨折標(biāo)本在不同平面施加5、7、9、11、13、15n·cm載荷下的軸向扭轉(zhuǎn)角度值差異明顯,且載荷越大,扭轉(zhuǎn)角度值差異越大,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(p<0.05)。2組骨折標(biāo)本在不同平面施加80、120、160、200、240n載荷下的彎曲位移值比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(p<0.05),且載荷越大,彎曲位移值差異越大。結(jié)論鎖定鋼板外置固定比外固定支架固定脛骨折的生物力學(xué)性能更好,可以在臨床上使用。