應(yīng)變測量鋼板的研制及骨折愈合模型評估的生物力學(xué)研究.pdf

1、目的：
　　研制一種“應(yīng)變測量鋼板”系統(tǒng)可以實時、自動測量、記錄鋼板上各應(yīng)變點在外力下所發(fā)生的應(yīng)變，并通過“應(yīng)變測量鋼板”在不同骨折愈合模型中測得應(yīng)變的比較，探索一種骨折愈合評估新方法。
　　方法：
　　1、研制“應(yīng)變測量鋼板”：將電阻應(yīng)變片粘貼于鎖定鋼板之上，并通過惠斯通電路將鋼板應(yīng)變變化轉(zhuǎn)化成電壓信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換器再將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后WiFi發(fā)送器將信號無線傳輸至電腦或手機終端軟件并顯示鋼板應(yīng)變值。

2、>　　2、建立骨折愈合模型：模型狀態(tài)A模擬骨折完全愈合狀態(tài)：在一根完整股骨上，選用鋼板橋接方法，將“應(yīng)變測量鋼板”固定于股骨張力側(cè);模型狀態(tài)B模擬骨折愈合纖維連接狀態(tài)：用線鋸在股骨中央鋸斷，然后復(fù)位骨折斷端，用同一塊“應(yīng)變測量鋼板”在骨折斷端兩側(cè)原釘孔處繼續(xù)固定，使其與狀態(tài)A一致，骨折兩斷端間隙約1mm，在間隙中填充蠟?zāi)M骨折愈合中的纖維組織;模型狀態(tài)C模擬粉碎骨折未愈合狀態(tài)：在股骨中央位置用線鋸鋸除1cm骨段，用同一塊“應(yīng)變測量鋼板”

3、在骨折斷端兩側(cè)原釘孔處繼續(xù)固定，維持骨折兩斷端位置和力線，使其與狀態(tài)A一致，兩斷端間隙約為1cm。
　　3、生物力學(xué)實驗：12根狀態(tài)A下的新鮮山羊股骨，隨機抽取一個樣本，分別用三種不同螺釘固定方式，依次在狀態(tài)A、B、C下進(jìn)行軸向壓縮實驗和三點彎曲實驗。用重復(fù)方差分析比較三種不同螺釘固定方式下鋼板應(yīng)變點測得應(yīng)變值以確定“應(yīng)變測量鋼板”螺釘固定方式;用重復(fù)方差分析比較同一鋼板4個不同位置應(yīng)變點應(yīng)變值以確定“應(yīng)變測量鋼板”應(yīng)力分布;用S

4、pearman等級相關(guān)分析確定各應(yīng)變點應(yīng)變與所受壓縮或彎曲負(fù)載相關(guān)關(guān)系確定實驗負(fù)載;用重復(fù)方差分析比較A、B、C三種狀態(tài)下鋼板軸向位移、撓度及各應(yīng)變點應(yīng)變來驗證鋼板應(yīng)變對骨折愈合模型的評估。
　　結(jié)果：
　　1、三種螺釘固定方式的應(yīng)變比較：三種狀態(tài)下，在軸向壓縮實驗和三點彎曲實驗中，第二種螺釘固定方式鋼板應(yīng)變點應(yīng)變明顯小于第一、三種螺釘固定方式鋼板應(yīng)變點應(yīng)變，p＜0.05。
　　2、各應(yīng)變點應(yīng)變與負(fù)載關(guān)系及應(yīng)變點間應(yīng)變

5、比較：在A、B、C三種狀態(tài)軸向壓縮實驗和三點彎曲實驗中，各應(yīng)變點應(yīng)變與負(fù)載呈高度正相關(guān)，rs均大于0.8，p＜0.05。在A、B、C三種狀態(tài)時對在軸向壓縮(240N)和三點彎曲(120N)生物力學(xué)實驗下，應(yīng)變點1、2應(yīng)變均明顯大于應(yīng)變點3、4應(yīng)變，p＜0.05。
　　3、骨折愈合三種狀態(tài)間形變及應(yīng)變比較：在軸向壓縮實驗(240N)和三點彎曲實驗(120N)中，鋼板-骨骼系統(tǒng)軸向位移及撓度在A、B、C三種狀態(tài)下進(jìn)行比較有明顯差異，狀

6、態(tài)A＜狀態(tài)B＜狀態(tài)C，p＜0.05;鋼板各應(yīng)變點應(yīng)變在A、B、C三種狀態(tài)下進(jìn)行比較有明顯差異，狀態(tài)A＜狀態(tài)B＜狀態(tài)C，p＜0.05。
　　結(jié)論：
　　1、利用“大跨度、少螺釘”的固定原則固定鋼板，可以有效降低鋼板的應(yīng)變，增強鋼板抵抗變形的能力。
　　2、“應(yīng)變測量鋼板”的應(yīng)力分布主要集中在釘孔旁，當(dāng)鋼板在承受三點彎曲力時，其應(yīng)力主要集中在骨折斷端釘孔旁。
　　3、“應(yīng)變測量鋼板”系統(tǒng)通過測得應(yīng)變點應(yīng)變可以有效評估