基于有限元的第5 掌骨颈骨折钢板螺钉内固定的生物力学分析

目的：应用有限元方法建立三种不同的治疗第5 掌骨颈骨折的钢板螺钉内固定模型,比较三种模型的生物力学稳定性,为 第5 掌骨颈骨折的临床早期功能康复提供参考。方法：选取一名健康青年志愿者,将CT 扫描数据导入三维有限元软件建立第5 掌骨颈骨折模型,并选取三种钢板螺钉内固定方法进行骨折固定。对三种模型施加外力荷载并进行生物力学有限元分析,对比骨 折断端的最大位移和钢板螺钉的应力分布情况。结果：方法一、二、三的第5 掌骨骨折端的最大位移分别为0.189775 mm、 0.181428 mm、0.224299 mm,以方法二的骨折端位移最小;内固定材料的最大应力分别为1.20 KPa、1.00 KPa、1.39 KPa,以方法二 的钢板螺钉应力最小。结论：采用近端三颗螺钉远端两颗螺钉的直型钢板内固定方法治疗第五掌骨颈骨折的生物力学稳定性更 好,术后早期功能锻炼的安全性更高,是治疗第5 掌骨颈骨折的理想内固定方法。     

Ender针固定胫骨骨折的生物力学实验研究

通过对以Ender氏针固定的9根干燥尸体胫骨的力学试验。测定了骨及针的应力和应变，骨的相对位移及成角，证明该法能提供既稳定又存在微量的相对位移的特殊力学环境，针及骨分别负重，与生理状态应力相适应，此时针与骨之间的应力重分配既符合骨折愈合的生物力学原理，又具有较大的临床意义。     

LISS-DF近端螺钉不同固定方式的有限元分析

目的研究LISS-DF治疗股骨远端骨折近端螺钉不同固定方式对应力分布规律的影响,寻找符合生物力学原理的固定方式,为临床应用提供理论依据。方法在ANSYS9.0软件中建立LISS-DF钢板固定股骨远端骨折（AO/OTA33-A3型）的实体模型和有限元模型。在近端螺钉不同单、双皮质固定方式下,通过模拟生理应力做轴向加载实验并进行有限元计算和分析。结果1、3孔单2、4孔双皮质固定时,近端螺钉最大应力值在不同固定方式中最小为24.21975Mpa,位移值为0.131424um与其它固定方式相当且均较小,说明该固定方式可以取得较好的力学效果。结论近端螺钉靠近骨折端处双皮质固定,其余螺钉间隔单双皮质固定时,可以减少应力集中现象,得到更好的把持力,使固定更牢固,从而降低固定失败的风险性。     

锁定钢板、交叉金属螺钉和可吸收螺钉固定治疗跟骨关节内骨折的生物力学比较

锁定钢板与经皮交叉螺钉(金属/可吸收螺钉)均可用于跟骨关节内骨折的临床治疗,但对三者间的生物力学稳定性差异目前尚缺乏了解.本研究拟对此进行分析,通过对一例尸体跟骨标本进行断层扫描,建立完整跟骨与典型SanderⅢ型跟骨骨折的三维有限元模型,对骨折模型分别模拟采用锁定钢板、交叉金属螺钉以及交叉可吸收螺钉固定,经距下关节对跟骨施加垂直向下载荷模拟跟骨的受力状况.有限元模型通过相同来源的跟骨标本进行验证.研究结果显示,完整跟骨的结构刚度高于骨折模型.3种骨折模型中,钢板固定刚度最高,但应力也高于两种螺钉固定模型.钢板固定模型的骨折端位移与金属螺钉固定模型相当,但小于可吸收螺钉固定模型.研究认为,锁定钢板和交叉螺钉均可用于跟骨关节内骨折的治疗,但金属螺钉固定可作为首选方案,因为其具有足够的生物力学稳定性,同时应力遮挡效应较小.     

LISS钢板治疗股骨远端骨折有限元建模及分析

目的建立LISS-DF治疗股骨远端骨折近端螺钉不同单双皮质固定的三维有限元模型,并进行初步生物力学分析。方法提取CT图片相关数据,利用自行编写程序生成命令流文件,建立完整股骨以及16个不同LISS-DF治疗股骨远端AO分型33-A3型骨折的实体模型（钢板和股骨不接触、螺钉分别固定于钢板和股骨）,进行网格划分。分析不同载荷作用下完整股骨和LISS钢板近端螺钉全双皮质固定治疗骨折的模型受力状况。结果建立了相关的有限元模型。不同载荷作用下,LISS钢板近端螺钉全双皮质固定模型和完整股骨的应力集中均位于股骨颈内侧和股骨干外侧中下1/3处。相同载荷作用下,LISS钢板近端螺钉全双皮质固定模型的股骨颈部最大等效应力值略减小,股骨干最大等效应力值明显减小。结论研究建立的三维有限元模型,为应用LISS治疗股骨骨折的生物力学分析提供了良好的实验平台和基础。从生物力学角度而言,LISS-DF近端螺钉全双皮质固定为治疗股骨远端复杂骨折的有效方法。     

髋骨术后仿真生物力学分析与临床研究

目的:探讨坐耻骨肿瘤切除术后髋骨生物力学变化及其与恢复期并发症产生的关系,指导术后骨盆重建.方法:构建单侧完整髋骨及坐耻骨肿瘤切除术后髋骨有限元模型,在相同约束和负载条件下,计算髋骨相同部位位移、应力及应变值,比较与分析模拟手术前后力学变化,结合临床评价意义.结果:手术前后髋骨节点位移、应力及应变分布区域相似,手术前后骶髂关节节点位移及应变、髋臼顶节点应力及应变有显著性差异;手术前后骶髂关节节点应力、坐骨大切迹应力及应变无显著性差异.结论:坐耻骨肿瘤切除术后主要影响同侧骶髂关节、髋臼顶的生物力学状态,恢复期并发症发生的原因由骶髂关节、髋臼顶生物力学改变及耻骨联合与耻骨上支连接与稳定作用的消失所致,三者相互作用,相互影响.     

骨折外固定支架的生物力学原理与实验

骨折外固定支架是治疗股骨、胫骨,肱骨等骨折固定的器械之一。它的基本原理是利用力的平衡条件,由钢针发生变形而产生的力加于骨折端面上,促使骨折早期愈合。经多年来的临床实践证明,这种固定器能较好地对骨折愈合产生压缩刺激应力,有利于骨折愈合,且具有结构简单、使用方便的特点。     

新型迭形接骨板的临床应用

目的：改进骨折接骨扳内固定技术．观察新型迭形接骨板临床效果。方法：选择四肢长管骨骨折患者165例(上肢骨折26例,下肢骨折139例),均采用新型迭形接骨板施行骨折内固定手术。结果：手术后平均随访1年4个月(5年7个月～51天),除5例(占3％)出现并发症外,其余骨折均愈合良好,很少发现接骨板和螺钉断裂、折弯和松动情况。结论：与传统接骨板比较,新型迭形接骨板结构设计新颖,力学原理独特,临床效果满意,并发症少,较好地改进了四肢长管骨(尤其是下肢)骨折接骨板内固定技术,值得推荐。     

动力加压髋螺钉对股骨上段生物力学特征性的影响

目的：探讨股骨上端骨折,以动力加压髋螺钉进行骨固定治疗,骨折愈合后,取出动力加压髋螺钉以后的股骨上段与完整的股骨上段的生物力学特性相比较,为临床内固定取出术后功能锻炼的强度提供量化依据。方法：收集8具新鲜尸体股骨标本进行实验应力分析,分别测定完整股骨上段和动力加压髋螺钉取出后股骨上段的力学特性改变。结果：动力加压髋螺钉取出术后股骨上段的力学特性与完整股骨上段的力学特性相比有显著的差异（P＜0．01）。结论：股骨上端骨折如果以动力加压髋螺钉为治疗手段,在骨折愈合取出内固定后,功能锻炼只能控制在慢速步行水平,不能进行奔跑、跳跃等活动,以防止再骨折等并发症的发生。     

齿状突几何参数、骨密度与生物力学性质的相关性研究

目的:齿状突骨折是颈椎的严重损伤,其中大部分需要行前路螺钉内固定术治疗,齿状突的几何参数对螺钉的选择起决定性作用,其骨密度则影响螺钉对骨质的把持力,齿状突固有的生物力学性质对齿状突骨折固定效果进而对骨折愈合有较大影响,基于以上考虑,本课题分析并比较了几何参数、骨密度与生物力学性质的相关性,评价其指导临床应用的意义。方法:将15例经福尔马林浸泡的国人枢椎标本剔除周围软组织,分别测量并分析各个标本的几何参数、骨密度以及扭转刚度、剪切刚度、拉伸刚度等生物力学性质的特点,并比较它们之间的相关性。结果:齿状突为一椭球形结构,难以容纳两枚内固定螺钉,齿状突的几何参数、骨密度和生物力学性质之间没有相关性。结论:临床上在对齿状突骨折采用螺钉内固定前需要了解齿状突的解剖结构并据此选取适当尺寸的螺钉,应根据齿状突基底部的横径选择螺钉的直径,根据基底部到前唇的距离选择螺钉光滑段的长度,根据枢椎高度选择螺钉长度,齿状突的几何参数、骨密度和齿状突的生物力学性质之间并无相关性,并不能根据齿状突几何参数、骨密度来预测其生物力学强度进而预测内固定的初始稳定性。     

股骨骨折术后1 年随访骨愈合模型的有限元分析

目的：对股骨骨折髓内钉术后1 年骨愈合模型快速建模，通过有限元分析研究对比术前术后模型，通过术前判定内固定取 出后骨折断端是否断裂。方法：运用Mimics、Geomagic Studio、Abaqus等软件采用快速个体化建模方法对股骨骨折髓内钉术后1 年内固定取出术前后的多层螺旋CT 数据进行快速建立模型，术前模型模拟剥除钢板后进行有限元分析，施加人体单腿站立时的 静力载荷和约束，并将分析结果与术后模型进行对比，观察米塞斯应力分布情况、最大值及其所处部位。结果：按照材料属性进行 区别显示米赛斯应力的最大值及最小值，在不同应力载荷下，手术前后各类型材料的米赛斯应力最大值及最小值部位相同，各类 型材料中，最大值均没有位于骨折断端，不同方法的最大应力值部位相近，均在股骨中远端1/4 交界处，手术前后应力分布基本相 同。结论：采用个体化建模方法可以对骨折内固定取出前的骨愈合模型进行运算分析，快速预判术后是否导致骨折断端断裂。     

不同内固定方式对后踝骨折固定的生物力学效果及临床疗效分析

目的：比较不同内固定方式对后踝关节骨折固定的生物力学效果及临床疗效。方法：选择2009年1月-2010年12月来我院就诊经X线检查确诊的后踝骨折患者28例为研究对象,根据所使用内固定方法不同,分为拉力螺钉组和微型钢板组,随访比较两组的手术时间、出血量、固定成功率、住院时间、后遗症及生物力学效果。结果：所有患者均随访至拆除内固定,拉力螺钉组和微型钢板组随访时间（t=-2．102）进行比较,P〉0．05两组差异无统计学意义。两组手术时间（t=4．293）、手术出血量（t=6．827）、固定成功率（2=,5．568）和住院时间（t=3．903）比较,P均〈0．05,差异有统计学意义。当骨折块波及胫骨远端关节面s25％和其〉25％时,两组内固定失效临界压力比较,P〈均0．05,两组内固定压力差异无统计学意义。结论：由于后踝关节的特殊结构和复杂的力学特点,拉力螺钉内固定在治疗效果优于微型钢板内固定法,但当骨折块波及胫骨远端关节面〉25％生物力学效果微型钢板内固定法更佳,因此根据患者个体骨折差异选择合适的内固定方法。     

膝关节不稳对骨折愈合的影响(附3例临床分析)

目的:探讨膝关节不稳对骨折愈合的影响。方法:回顾性分析我院收治3例患者因早期未能准确诊治膝关节交叉韧带损伤,而导致同侧股骨干骨折术后不愈合的临床资料。我们从生物力学角度分析,交叉韧带对膝关节生理性制导及稳定作用,反之损伤后膝关节的生理运动一定程度的丧失,以及随之而来的载荷传导紊乱,从而导致膝关节不稳。膝关节不稳所引起骨折端应力改变,其对骨折愈合将产生怎样的影响。结果:如未能及时修复交叉韧带在患者股骨干骨折术后行CPM锻炼及部分负重行走时将传导以骨折断端以一种剪切、旋转的应力,同时下肢垂直的纵向压应力将难以传导至骨折端,可能导致股骨干骨折术后的延缓愈合甚至不愈合。结论:膝关节不稳定可引起同侧肢体骨折端的应力改变,可能导致骨折的延缓愈合甚至不愈合。     

膝关节不稳对骨折愈合的影响（附3例临床分析）

目的：探讨膝关节不稳对骨折愈合的影响。方法：回顾性分析我院收治3例患者因早期未能准确诊治膝关节交叉韧带损伤,而导致同侧股骨干骨折术后不愈合的临床资料。我们从生物力学角度分析,交叉韧带对膝关节生理性制导及稳定作用,反之损伤后膝关节的生理运动一定程度的丧失,以及随之而来的载荷传导紊乱,从而导致膝关节不稳。膝关节不稳所引起骨折端应力改变,其对骨折愈合将产生怎样的影响。结果：如未能及时修复交叉韧带在患者股骨干骨折术后行CPM锻炼及部分负重行走时将传导以骨折断端以一种剪切、旋转的应力,同时下肢垂直的纵向压应力将难以传导至骨折端,可能导致股骨干骨折术后的延缓愈合甚至不愈合。结论：膝关节不稳定可引起同侧肢体骨折端的应力改变,可能导致骨折的延缓愈合甚至不愈合。     

下颌骨骨折的有限元分析

下颌骨骨折在颌面部损伤中最为常见,骨折多由直接暴力所造成,本文根据骨的生物力学特点,应用现代计算力学方法——有限元法,探讨在各种荷载的作用下,下颌骨各截面应力分布,力的传递,以及下颌骨的变形。计算结果表明:荷载直接作用点的应力大,结构薄弱部应力大;同时给出了各种不同荷载作用下的下颌骨变形,并探讨了肌肉收缩时对下颌骨应力分布的影响。     

脊柱椎弓根螺钉生物力学研究进展

椎弓根螺钉内固定术是目前临床上治疗脊柱骨折的常用手术方式。生物力学特别是脊柱生物力学方面的研究是其内固定器设计和研制的基础,也是评价其固定的稳定性及实用价值性的具体标准。因此,运用生物力学的理论知识来全面分析脊柱的力学改变及内固定器的作用机制,对于合理使用内固定器械以取得最满意矫形和固定效果具有重要意义。但现有实验条件及实验方法依然存在缺陷。例如,所有现有的实验均为体外实验,仅能反映即可实验结果,而且不能反映椎弓根螺钉在体内的长期力学特性。因此,本文通过椎弓根螺钉的自身设计、螺钉的植入技术、椎弓根螺钉的强化以及其他辅助椎弓根螺钉稳定性的辅助系统来全面分析脊柱椎弓根螺钉的生物力学。     

29例髁状突骨折游离再植钛板坚固内固定治疗的临床观察

目的:探讨钛板坚固内固定在髁状突骨折游离再植治疗中的作用及影响因素.方法:对29例31侧髁状突骨折游离再植坚固内固定的患者术后复诊及X线片检查临床观察,对骨折类型、固定方式、愈合和并发症状况进行分析.结果:髁状突骨折单线形19侧,多线形和碎性12侧.单板固定24侧,双板固定7侧.疗效评价总满意率83.9%;不满意率占16.1%,其中张口受限2例,髁状突移位并伴骨折缝感染吸收3例.结论:钛板坚固内固定是颌后切口入路游离再植治疗髁状突中高位及复杂性骨折满意疗效的保证,双板固定能保障髁状突多线形和碎性骨折稳定性愈合,坚持张口训练能减少术后并发症出现.     

外固定架治疗骨盆骨折脱位的计算机分析—耻骨联合严重分离的疗效评价

骨盆是承受躯干、头颈和上肢的重力并传递至下肢的枢纽。由于骨盆结构形态复杂,功能多种多样,人体采取不同姿势如坐、双足站立、单足站立、奔跑、跳跃等,受力方式和应力分布大不一样。计算机理论分析和实验结果说明骶髂关节部位、耻骨支(耻闭孔区)、髋臼是大应力区,也是骨盆骨折容易发生的部位。本研究试从生物力学角度用结构有限元方法在电子计算机上对骨盆骨折固定器械进行计算和分析,以评价其疗效。     

探讨生物活性接骨板研制的动物实验模型

目的探索生物活性接骨板修复骨折和骨缺损的动物实验模型,为研制不同强度的生物活性接骨板、观察骨折和骨缺损修复的机制提供实验对象。方法通过观察2.0cm兔股骨骨折和去骨膜缺损动物模型、2.0cm兔胫骨骨折和去骨膜缺损动物模型以及2.0cm兔桡骨骨折和去骨膜缺损动物模型,比较三种不同动物实验模型在兔节段性骨折和缺损实验修复中的大体标本及其术后4周的X线图片,了解三种动物实验模型在生物活性接骨板研制中的优缺点。结果2.0cm兔股骨骨折和去骨膜缺损组及2.0cm兔胫骨骨折和去骨膜缺损组术后均出现固定石膏脱落,生物活性接骨板断裂,骨折和缺损部位移位等现象;而2.0cm兔桡骨骨折和去骨膜缺损组术后4周X片发现生物活性接骨板的固定和复位良好,并且有骨痂形成。结论2.0cm兔桡骨骨折和去骨膜缺损动物模型,较好地模拟人体骨折和骨缺损的愈合过程,可能是研制生物活性接骨板的最佳动物实验模型之一。     

可塑性跟骨钛板内固定治疗跟骨关节内骨折

目的探讨应用跟骨钢板治疗跟骨关节内骨折的疗效。方法对36例42足累及距下关节的跟骨骨折采用切开钢板内固定伴植骨治疗结果进行分析总结。结果术后36例0．5～3年随访,均骨性愈合。采用张铁良跟骨关节内骨折评分标准：优良率91．6％。结论跟骨钛板内固定结合植骨治疗跟骨骨折具有操作简单、有效恢复Bohler角和Gissane角、恢复关节面固定坚强、有利于早期踝关节功能锻炼的优点,是目前治疗跟骨关节内骨折较为理想的方法之一。