純鈦肋骨接骨板和鈦鎳記憶合金環(huán)抱器在肋骨骨折內(nèi)固定中的生物力學(xué)比較.pdf

1、目的：隨著人們對(duì)胸部創(chuàng)傷認(rèn)識(shí)的進(jìn)步和內(nèi)固定技術(shù)、材料學(xué)的發(fā)展，各種新型的內(nèi)固定物被應(yīng)用在臨床工作中?？蓱?yīng)用于肋骨骨折的內(nèi)固定物種類繁多，最常用的為板類器材。純鈦?zhàn)π卫吖墙庸前搴外佹囉洃浐辖瓠h(huán)抱器均已應(yīng)用于臨床，并且取得了較滿意的固定效果。很多指標(biāo)被用來(lái)評(píng)價(jià)內(nèi)固定物的優(yōu)劣，如內(nèi)固定的可靠性、組織相容性、手術(shù)操作的簡(jiǎn)便易行性以及價(jià)格等。骨科生物力學(xué)是生物力學(xué)一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。它通過(guò)力學(xué)中牛頓三大定律、能量守恒定律等力學(xué)原理與定律與人體骨、

2、關(guān)節(jié)、軟組織等的解剖生理特點(diǎn)相結(jié)合，指導(dǎo)人們認(rèn)識(shí)骨與關(guān)節(jié)的生物力學(xué)特性，并且通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)手段測(cè)試和評(píng)價(jià)內(nèi)固定物的各項(xiàng)生物力學(xué)指標(biāo)、參數(shù)，為內(nèi)固定提供科學(xué)依據(jù)并指導(dǎo)臨床應(yīng)用。生物力學(xué)試驗(yàn)是一種內(nèi)固定物可靠性的重要檢測(cè)手段。在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中，有關(guān)脊柱、四肢、骨盆內(nèi)固定物的生物力學(xué)試驗(yàn)較多見，而有關(guān)肋骨內(nèi)固定物生物力學(xué)試驗(yàn)的文獻(xiàn)卻較少。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)建立的人肋骨骨折內(nèi)固定模型，選取典型的彎曲試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)等進(jìn)行生物力學(xué)測(cè)試，分析所得數(shù)據(jù)

3、，比較純鈦?zhàn)π卫吖墙庸前搴外佹囉洃浐辖瓠h(huán)抱器兩種內(nèi)固定器材的生物力學(xué)指標(biāo)，并結(jié)合臨床做出評(píng)價(jià)，為兩種肋骨內(nèi)固定物的臨床選用提供基礎(chǔ)試驗(yàn)依據(jù)。
　　方法：取材來(lái)自于河北醫(yī)科大學(xué)解剖教研室6具成年男性尸體，完整取出每具尸體雙側(cè)5-8肋共48根肋骨，所有肋骨排除畸形、外傷、腫瘤及其他病理性改變因素。去除肋骨上附著的軟組織，人為創(chuàng)建肋骨骨折模型，取腋中線所對(duì)應(yīng)肋骨的位置并標(biāo)記，用擺鋸沿標(biāo)記橫形鋸斷每根肋骨。所取48根肋骨采用完全隨機(jī)分組，

4、進(jìn)行五種生物力學(xué)試驗(yàn)：非破壞性三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)、非破壞性扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、破壞性三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)、破壞性扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)。破壞性三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)延續(xù)非破壞性三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)加載、破壞性扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)延續(xù)非破壞性扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)加載。每種試驗(yàn)分為純鈦?zhàn)π卫吖墙庸前褰M和鈦鎳記憶合金環(huán)抱器組。每組骨折模型分別由相應(yīng)的內(nèi)固定物固定。試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)由傳感器傳輸至計(jì)算機(jī)，并應(yīng)用相應(yīng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。
　　結(jié)果：
　　1非破壞性與破壞性三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)：當(dāng)受力中心位移＜6m

5、m時(shí)，純鈦?zhàn)π卫吖墙庸前褰M和鈦鎳記憶合金環(huán)抱器組載荷均隨位移增大而增大；受力中心位移＞6mm時(shí)，兩組載荷均隨位移增大而減小，達(dá)到彈性屈服狀態(tài)。當(dāng)受力中心位移達(dá)到8mm時(shí)，人為制造的骨折縫隙顯著增大，當(dāng)受力中心位移達(dá)到10mm時(shí)，兩組內(nèi)固定物均出現(xiàn)部分環(huán)抱爪的松動(dòng)、脫落，但試驗(yàn)結(jié)束時(shí)兩組肋骨標(biāo)本均無(wú)新鮮骨折出現(xiàn)，也無(wú)內(nèi)固定物完全脫落。當(dāng)受力中心位移達(dá)2mm、4mm時(shí)，兩組載荷無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；達(dá)6mm、8mm、10mm時(shí)，兩組載荷有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異

6、，在6mm、10mm處純鈦?zhàn)π卫吖墙庸前褰M所需載荷值大。兩組內(nèi)固定物最大抗彎曲力出現(xiàn)在受力中心位移為6mm時(shí)：純鈦?zhàn)π卫吖墙庸前鍨?61.6N，鈦鎳記憶合金環(huán)抱器為143.2N，均大于肋骨骨折時(shí)平均載荷87N。純鈦?zhàn)π卫吖墙庸前搴外佹囉洃浐辖瓠h(huán)抱器均可為肋骨提供牢固可靠的固定。
　　2非破壞性與破壞性扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)：當(dāng)扭轉(zhuǎn)角度小于25°時(shí)，純鈦?zhàn)π卫吖墙庸前褰M和鈦鎳記憶合金環(huán)抱器組扭矩均隨扭轉(zhuǎn)角度增大而增大；當(dāng)扭轉(zhuǎn)角度超過(guò)25°時(shí)，兩組

7、扭矩均隨扭轉(zhuǎn)角度增大而減小，達(dá)到彈性屈服狀態(tài)。扭轉(zhuǎn)角度在5°、10°、15°、25°時(shí)，兩組扭矩均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，僅在扭轉(zhuǎn)角度為20°、30°時(shí)，兩組扭矩有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中兩組曲線走向趨勢(shì)相近。兩組內(nèi)固定物在抗扭轉(zhuǎn)能力方面相近。兩組內(nèi)固定物最大扭矩出現(xiàn)在扭轉(zhuǎn)角度為25°時(shí)：純鈦?zhàn)π卫吖墙庸前鍨?56.3 N·cm，鈦鎳記憶合金環(huán)抱器為351.2N·cm。當(dāng)達(dá)到彈性屈服狀態(tài)時(shí)，兩組內(nèi)固定物均出現(xiàn)人為制造的骨折縫隙顯著增大、部分環(huán)抱

8、爪的松動(dòng)、脫落，但試驗(yàn)結(jié)束時(shí)兩組肋骨標(biāo)本均無(wú)新鮮骨折出現(xiàn)，也無(wú)內(nèi)固定物完全脫落。
　　3疲勞試驗(yàn)：經(jīng)50000次循環(huán)后，兩組內(nèi)固定物的剛度值均有所下降，但兩組疲勞試驗(yàn)前后各自剛度值對(duì)比結(jié)果均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。但鈦鎳記憶合金環(huán)抱器組的剛度差值比高于純鈦?zhàn)π卫吖墙庸前褰M，且具有顯著差異的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　結(jié)論：
　　1純鈦?zhàn)π卫吖墙庸前搴外佹囉洃浐辖瓠h(huán)抱器均可為肋骨提供牢固可靠的固定，但純鈦?zhàn)π卫吖墙庸前宓目箯澢芰?yōu)于鈦鎳記