對(duì)兩種不同材料外固定架固定脛骨骨折的生物力學(xué)研究.pdf

1、目的：
　　脛骨為小腿雙骨之一，位于小腿的內(nèi)側(cè)，對(duì)支持體重起重要作用，為小腿骨中主要承重骨。脛骨骨折是最常見(jiàn)的長(zhǎng)骨骨折，其發(fā)生率約26/10萬(wàn)。男性脛骨骨折概率約比女性高3倍，病人的平均年齡大約是37歲。在男性中脛骨骨折常見(jiàn)于青少年，一般都是高能量創(chuàng)傷，如機(jī)動(dòng)車事故。由于脛骨解剖結(jié)構(gòu)及周圍軟組織的特異性及多為暴力損傷，導(dǎo)致脛骨骨折多為開(kāi)放性或粉碎性骨折，且容易發(fā)生感染、骨折延遲愈合或不愈合，最終導(dǎo)致骨髓炎，骨壞死，最終需行骨延長(zhǎng)治

2、療甚至截肢，因此，嚴(yán)重的開(kāi)放性脛腓骨骨折的臨床治療面臨著許多的難題。隨著對(duì)脛骨生物力學(xué)研究的深入和骨科的手術(shù)技術(shù)的極速發(fā)展，極大改善了脛骨骨折預(yù)后，提高了患者生活質(zhì)量。目前，對(duì)于嚴(yán)重的脛腓骨開(kāi)放骨折的治療，大都主張?jiān)缙趹?yīng)用外固定器有效固定骨折端，為閉合創(chuàng)面提供有利條件，二期視軟組織條件再行內(nèi)固定治療或使用外固定器終末固定。本研究的目的是對(duì)兩種不同彈性模量的外固定架進(jìn)行生物力學(xué)測(cè)試，探討兩種不同彈性模量的外固定架對(duì)脛骨骨折應(yīng)力的影響，為臨

3、床選擇合適的外固定材料及裝置提供理論依據(jù)。
　　方法：
　　選擇8根成人尸體脛骨，將脛骨中段橫行鋸斷，制作脛骨骨折模型，分為A、B兩組。將骨折標(biāo)本解剖復(fù)位后A組以鋁合金材料外固定架（高彈性模量，彈性模量為110 GPa）固定，B組以碳纖維樹(shù)脂材料外固定架（低彈性模量，彈性模量為11.4 GPa）固定。然后將模型分別置于生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)上，分別行軸向壓縮壓力實(shí)驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)及四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，對(duì)這兩種材料的外固定架進(jìn)行生物力學(xué)研究。<

4、br>　　結(jié)果：
　　1軸向壓縮壓力實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在軸向壓縮壓力試驗(yàn)中，加載壓力為0-1000N。在這個(gè)載荷范圍內(nèi)，骨折端的位移與加載的壓力曲線為直線，反應(yīng)這兩者之間為線性關(guān)系，兩組標(biāo)本位移均隨壓力的增大而增加，在最大軸向壓力下，高分子材料外固定組的位移為：10.164±0.090，傳統(tǒng)金屬外固定架組的位移為：9.633±0.042.兩組不同材料外固定架骨折模型的位移差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-8.627,P<0.01）。高分子外固定架組

5、位移比傳統(tǒng)金屬外固定架組大。高分子材料外固定架組的剛度為：142.139±31.322，傳統(tǒng)金屬外固定架組的剛度為108.310±13.019，兩組不同材料外固定架的剛度差異無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（Z=-1.443,P=0.149>0.05）。
　　2扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)中，加載的扭矩為0-4N.m。在這個(gè)載荷范圍內(nèi)，骨折端的位移與加載的壓力曲線為直線，反應(yīng)這兩者之間為線性關(guān)系，兩組標(biāo)本扭轉(zhuǎn)角度均隨扭矩的增大而增加。在最大扭矩下，高

6、分子材料外固定架組的扭轉(zhuǎn)角度為：8.302±0.031，傳統(tǒng)金屬外固定架組的扭轉(zhuǎn)角度為：6.161±0.052.兩組不同材料外固定架骨折模型差異有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-8.627，P<0.01）。高分子外固定支架組扭轉(zhuǎn)角度比傳統(tǒng)金屬外固定架組大。高分子材料外固定架組的剛度為：1.712±0.243，傳統(tǒng)金屬外固定架組的剛度為1.446±0.530，兩組不同材料外固定架的剛度差異無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（Z=-0.577, P=0.564>0.0

7、5).
　　3四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)中，加載的壓力為0-1000N。在這個(gè)載荷范圍內(nèi)，骨折端的位移與加載的壓力曲線為直線，反應(yīng)這兩者之間為線性關(guān)系。兩組標(biāo)本位移均隨壓力的增大而增加。在最大壓力作用下，高分子材料外固定架組的位移為：2.909±0.292，傳統(tǒng)金屬外固定架組的位移為：2.256±0.052,兩組不同材料外固定架骨折模型差異有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-8.617，P<0.001）。高分子外固定支架組位移比傳統(tǒng)金屬

8、外固定架組大。高分子材料外固定架組的剛度為：496.647±63.454，傳統(tǒng)金屬外固定架組的剛度為547.577±35.944，兩組不同材料外固定架的剛度差異無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（Z=-1.732, P=0.083>0.05）。
　　結(jié)論：
　　使用傳統(tǒng)金屬外固定架與高分子材料外固定架固定脛骨骨折均具有良好的穩(wěn)定性。使用高分子材料外固定架相比較與傳統(tǒng)金屬外固定架更有利于軸向應(yīng)力傳導(dǎo)，更符合生物力學(xué)的要求，從而可能有效避免應(yīng)力遮