膨脹自鎖髓內(nèi)釘治療股骨骨折的生物力學(xué)研究及有限元分析.pdf

1、作者研制了一種新型的髓內(nèi)固定器械—膨脹自鎖髓內(nèi)釘，這里對其生物力學(xué)性能與國產(chǎn)交鎖髓內(nèi)釘進行比較及研究，為臨床應(yīng)用提供有力的科學(xué)依據(jù)。為此，本實驗進行三個方面的研究：
　　一、膨脹自鎖髓內(nèi)釘局部試件的生物力學(xué)研究
　　目的：對一種新型無需傳統(tǒng)鎖釘?shù)呐蛎涀枣i髓內(nèi)釘局部標準試件進行生物力學(xué)性能測試和研究。
　　方法：將6對新鮮股骨標本均分為兩組，做成長約10cm的骨段，分別用膨脹自鎖髓內(nèi)釘局部標準試件和國產(chǎn)傳統(tǒng)交鎖髓內(nèi)釘局部

2、標準試件內(nèi)固定。分別對其進行軸向壓縮載荷、水平扭轉(zhuǎn)及三點彎曲等生物力學(xué)測試，用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析。
　　結(jié)果：兩端膨脹自鎖髓內(nèi)釘?shù)目苟炭s剛度、抗旋轉(zhuǎn)剛度及抗彎曲剛度均略小于交鎖髓內(nèi)釘，無顯著差異；且均遠大于肢體非負重狀況下生物固定的力學(xué)要求。
　　結(jié)論：膨脹自鎖髓內(nèi)釘局部試件與交鎖髓內(nèi)釘局部試件相當(dāng)，具有較強抗壓、抗旋和抗彎性能。
　　二、膨脹自鎖髓內(nèi)釘?shù)纳锪W(xué)研究
　　目的：對膨脹自鎖髓內(nèi)釘

3、進行生物力學(xué)測試及研究。
　　方法：將6對新鮮全長股骨標本制成股骨中段15mm骨缺損模型，分別用膨脹自鎖髓內(nèi)釘和國產(chǎn)傳統(tǒng)交鎖髓內(nèi)釘內(nèi)固定。對兩組髓內(nèi)釘分別固定的股骨缺損模型進行軸向壓縮載荷、水平扭轉(zhuǎn)及三點彎曲方面的生物力學(xué)比較，用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析。
　　結(jié)果：膨脹自鎖髓內(nèi)釘在抗軸向載荷、抗扭轉(zhuǎn)和抗三點彎曲剛度方面較國產(chǎn)交鎖髓內(nèi)釘略差，沒有統(tǒng)計學(xué)意義；且均遠大于肢體非負重狀況下生物固定的力學(xué)要求。
　

4、　結(jié)論：膨脹自鎖髓內(nèi)釘是一種操作簡便、結(jié)構(gòu)合理、固定可靠的內(nèi)固定器械，符合生物學(xué)固定的要求，有較好的臨床推廣應(yīng)用前景。
　　三、膨脹自鎖髓內(nèi)釘?shù)娜S有限元分析
　　目的：采用有限元分析法對國產(chǎn)交鎖髓內(nèi)釘以及自研制的膨脹自鎖髓內(nèi)釘固定股骨干骨折模型進行分析，比較其應(yīng)力分布特點，通過分析得出：
　　①提出膨脹自鎖髓內(nèi)釘固定股骨干骨折的適應(yīng)癥；
　?、诠烙嬍褂脙?nèi)固定后發(fā)生斷釘?shù)奈ｋU度。
　　方法：建構(gòu)正常的股骨三

5、維模型，膨脹自鎖髓內(nèi)釘和國產(chǎn)交鎖髓內(nèi)釘?shù)娜S模型，在此基礎(chǔ)上建立兩種髓內(nèi)釘固定后的股骨骨折的三維有限元模型ZS和CT，對兩骨折模型進行軸向和行走加載，以及扭轉(zhuǎn)加載(0-50Nm)，了解各模型的應(yīng)力分布特點。
　　結(jié)果：
　　①所有狀況股骨及髓內(nèi)釘?shù)淖畲髴?yīng)力在兩種固定情況下均是膨脹自鎖髓內(nèi)釘略大于交鎖釘固定；
　?、谠谑┘?-50Nm扭矩時，膨脹自鎖髓內(nèi)釘與交鎖髓內(nèi)釘固定模型在25Nm扭矩以下呈線性分布；
　?、墼?/p>

6、0-1.2倍體重軸向載荷循環(huán)次數(shù)最低為：膨脹自鎖髓內(nèi)釘和交鎖釘分別為1.9E+13和2.3E+13次；
　　④特征值屈曲分析，軸向沖擊載荷下，髓脹自鎖髓內(nèi)釘?shù)氖Х€(wěn)臨界載荷為2175.2N，交鎖釘失穩(wěn)臨界載荷為2591.8N。
　　結(jié)論：
　　1、膨脹自鎖髓內(nèi)釘適用于大多數(shù)交鎖釘?shù)倪m應(yīng)癥。
　　2、膨脹自鎖髓內(nèi)釘結(jié)構(gòu)合理，有良好的生物力學(xué)性能，能滿足股骨骨折內(nèi)固定及鍛煉的需要。
　　上述結(jié)論尚需進一步的臨床研