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。     

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。     

下胫腓联合损伤单枚螺钉与双枚螺钉固定的生物力学研究

目的:比较研究下胫腓联合损伤单枚螺钉与双枚螺钉固定的生物力学稳定性能,为下胫腓联合损伤的临床治疗提供参考。方法:选取12具成人尸体下肢标本为研究材料,均分为4组,正常组、损伤组、单枚螺钉固定组、双枚螺钉固定组,每组3具标本。对单枚螺钉组、双枚螺钉组的标本进行下胫腓前后韧带切断制成下胫腓联合损伤模型。造模完成后对两组分别用1枚螺钉和2枚螺钉固定,进行生物力学模拟实验,正常组和损伤组标本则不进行固定处理。比较4组标本在万能材料试验机上模拟足运动中立位、跖屈位(30°)、背屈位(20°)、旋后外旋位等4种运动工况,测量踝关节的强度、刚度和稳定性。结果:下胫腓联合损伤组在4种运动工况下,踝关节的强度、刚度发生异常,与正常组呈显著性差异(P0.05)。单枚螺钉组和双枚螺钉组在固定后,在4种不同运动工况下,踝关节的应力强度、刚度和稳定性均得到有效的改善,显著优于损伤组,其中单枚螺钉固定组生物力学指标与正常组最为接近,而2枚螺钉固定组生物力学指标更为坚强。结论:螺钉固定下胫腓联合损伤可达到正常的生物力学稳定性能,其中单枚螺钉固定的生物力学性能与正常组接近,而双枚螺钉固定强度更大,因此临床上应根据患者具体情况合理选择螺钉固定方式。     

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。     

可吸收螺钉结合克氏针治疗跟骨骨折

目的评价可吸收螺钉结合克氏针治疗跟骨骨折的疗效。方法采用可吸收螺钉结合克氏针对17例跟骨骨折行切开复位内固定。按Sanders分型[1]:其中Ⅱ型6例,Ⅲ型10例,IV型1例。结果 17例均获得随访,随访时间6～42个月,平均11.6个月,骨折全部愈合。疗效优6例,良8例,可2例,差1例,优良率82.4%。结论可吸收螺钉结合克氏针用于治疗跟骨骨折,值得推广。     

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。     

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。     

对侧皮质锁定螺钉与锁定螺钉治疗股骨远端骨折疗效比较

目的:比较对侧皮质锁定螺钉与锁定螺钉治疗股骨远端骨折的临床疗效。方法:回顾性分析自2013年5月至2016年8月诊治的52例股骨远端骨折患者,采用对侧皮质锁定螺钉+NCB接骨板内固定治疗26例(A组:对侧皮质锁定组),采用锁定螺钉+NCB接骨板内固定治疗26例(B组:锁定螺钉组)。记录两组手术出血量和手术时间、切口长度、内固定治疗后骨折愈合时间、内固定治疗后完全负重时间、内固定治疗后并发症发生率等,在每个随访节点对每位患者进行患肢的正侧位X线平片检查,末次随访时对患肢进行膝关节功能评分,采用美国特种外科医院膝关节评分标准评定患肢功能。骨折愈合的定义为活动时骨折处无痛且在骨折正侧位X线平片上可见到断端骨皮质骨痂连接。术后并发症包括:关节僵硬、内固定断裂、骨不连以及感染等。结果:本研究52例骨折均获得至少12个月的随访。两组在手术相关指标及切口愈合等方面均无明显差异(P均0.05)。在骨折愈合以及完全负重时间方面,A组均显著短于B组(P均0.05)。末次随访时52例患者患肢膝关节功能:A组:优18例,良5例,差4例,优良率88.5%;B组:优15例,良6例,中4例,差1例,优良率80.8%。两组对比A组优良率显著高于B组(P0.05)。两组并发症对比无明显差异:A组发生骨不连2例,骨折内固定断裂2例。B组发生骨不连3例,畸形愈合2例。结论:与传统锁定螺钉相比,对侧皮质锁定螺钉在骨折愈合时间、完全负重时间、术后患肢功能优良率方面具有优势,但在并发症发生率方面没有明显差异。对侧皮质锁定螺钉的治疗指征及自身强度还有待大样本、多中心的临床研究进一步明确。     

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。     

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。     

解剖型钢板内固定治疗跟骨骨折22例临床观察

目的分析并探讨采用跟骨解剖型钢板内固定方法对跟骨骨折的临床疗效。方法对22例跟骨关节内骨折患者26足采用外侧入路切开复位内固定手术治疗,根据Sanders分型法对骨折进行分型,并随访18—24个月。结果治疗后,X线片结果显示共有18足的的Bhler＇S角度处于正常范围,5足Bhler＇S角度处于15°～25°之间,2足Bhler＇S角度不足10°。26足均在7～15周内实现骨性愈合,平均愈合时间为11±3．5周。无一例发生伤感染、螺钉松动或钢板断裂。结论对于距下关节面发生塌陷性跟骨骨折的患者而言,可实施解剖型钢板内固定进行治疗,尽力恢复跟骨的外形以及后关节面的平整并尽量避免发生后遗症。对于术后出现疼痛、疗效不理想的患者,可考虑实施进一步的关节融合术。     

人工半骨盆假体置换联合腰椎椎弓根螺钉固定术后生物力学的有限元分析

目的:建立人工半骨盆假体置换与联合腰椎椎弓根螺钉固定后的三维有限元模型,评价腰骶段生物力学改变后半骨盆假体力学结构的特点。方法:采用CT薄层扫描采集原始数据,分别建立正常骨盆、半骨盆假体置换术后以及半骨盆假体置换联合腰椎椎弓根螺钉固定术后骨盆的三维有限元模型,分别在第4腰椎上终板平面施以500 N的垂直纵向载荷,分析不同骨盆模型的应力分布特点。结果:与正常骨盆有限元模型相比,半骨盆假体置换术后健侧骨盆应力分布以骶髂关节、髋臼窝及耻骨为主,置换侧半骨盆假体以耻骨连接棒、髋臼杯及髂骨座为主,最大应力出现在耻骨连接棒,应力峰值为65.62 MPa。联合腰椎椎弓根螺钉固定后健侧应力相对减小,置换侧髂骨固定座与骶骨固定处应力相对减小,应力分布以腰椎椎弓根钉棒、耻骨连接棒及髋臼杯为主,最大应力出现在椎弓根螺钉,应力峰值为107 MPa。结论:半骨盆假体置换联合腰椎椎弓根螺钉固定后钉棒分担了半骨盆置换后健侧骨盆及置换侧髂骨固定座与骶骨固定处附近的部分应力,缓解应力集中现象,降低术后骨盆破坏风险,一定程度上增加了半骨盆置换后骨盆的稳定性。     

前路锁定钢板联合加压螺钉与锁定钢板行踝关节融合的疗效比较

目的:比较运用前路锁定钢板联合加压螺钉与单用锁定钢板行踝关节融合的临床疗效。方法:选择2012年4月至2015年7月收治并符合纳入标准的52例终末期踝关节炎患者,按照不同的手术固定方式分为锁定钢板联合加压螺钉组(A:n=27)和锁定钢板组(B:n=25),记录并比较两组手术时间、关节融合时间、AOFAS评分、术中及术后并发症。结果:两组手术时间比较无明显差异;所有关节最终都获得骨性融合,A组平均骨愈合时间为(13.0±2.1)周,B组为(16.0±4.6)周,较A组明显缩短(P0.01);A组末次随访时平均AOFAS评分为(81.8±5.19)分,B组为(78.3±6.94)分,较A组明显升高(P0.05)。结论:与单用锁定钢板相比,锁定钢板联合加压螺钉用于踝关节融合术可获得更加坚强的固定,有利于患肢早期功能锻炼、负重,缩短骨愈合时间。     

有限接触动力加压钢板与微创拉力螺钉治疗投弹骨折疗效比较

目的:评价有限接触动力加压钢板与微创拉力螺钉固定治疗肱骨投弹骨折的临床疗效。方法:回顾性分析2013年12月至2016年2月收治的37例肱骨投弹骨折的临床资料。其中29例行切开复位钢板内固定治疗,8例行有限切开复位拉力螺钉固定。两组研究对象性别、年龄、入伍前受教育程度、受伤至手术时间等一般资料比较,无显著性统计学差异(p0.05),术后定期行临床检查及X线检查,根据MEPS肘关节功能评分标准评价肘关节功能。结果:切开复位LC-DCP内固定组手术时间及术中出血显著多于有限切开拉力螺钉固定组(p0.05);两组住院时间无统计学差异(t=1.615,P=0.127),两组患者均获得随访,随访时间9-36月,平均12月。术后6个月,两组骨折愈合率均为100%,无统计学差异,切开复位LC-DCP内固定组,骨折愈合时间9.93±3.05周,有限切开拉力螺钉固定组骨折愈合时间11.09±2.33周,比较无显著性差异(t=1.07,p=0.302)。术后桡神经挫伤(钢板内固定组2例,螺钉内固定组1例)和肘关节功能评价比较,两组无统计学差异(p0.05)。两组术后均未出现内固定失效、感染、骨不连等并发症。结论:采用切开复位LC-DCP内固定及有限切开拉力螺钉固定治疗投弹骨折均可取得较好临床疗效,使用钢板内固定时注意避免过多破坏骨折断端血运和保护桡神经;使用螺钉内固定时需要注意术后肩肘关节支具保护6-8周,避免早期主动功能锻炼,导致内固定失效。     

锁定钢板与空心螺钉治疗肱骨大结节骨折的疗效比较

目的:比较锁定钢板与空心螺钉治疗肱骨大结节骨折的临床疗效及安全性。方法:对2010年1月至2013年1月手术治疗的81例单纯肱骨大结节骨折患者进行回顾性分析,患者均行切开复位内固定,固定方式分别采用锁定钢板与空心螺钉。围手术期观察指标为:手术时间、术中出血量、住院天数等。术后按时间节点随访,至少为术后1年,最终随访时给予X线摄片以观察愈合情况,采用ASES评分、Constant-Murley评分及VAS评分评估肩关节功能及疼痛程度。结果:63例患者获得随访,随访时间1~3年,平均1.9年。钢板组(33例)ASES评分(91.01±4.88)分、Constant-Murley评分(90.21±3.97)分、VAS评分(0.58±0.63)分,满意率为93.94%;螺钉组(30例)ASES评分(80.58±6.72)分、Constant-Murley评分(80.67±7.25)分、VAS评分(1.08±0.68)分,满意率为73.33%,差异均有统计学意义(P0.05)。结论:肱骨近端锁定钢板治疗单纯肱骨大结节骨折固定可靠,安全性较高,肩关节功能恢复好,并发症发生率较低,可获得较为满意的临床效果。     

可吸收材料在骨折内固定中的应用研究

骨折内固定常用的是金属材料,骨折愈合后再拆除,但金属材料有一定的副作用,其中最主要的是腐蚀和应力释放作用可引起皮质骨疏松和再骨折。可吸收材料的崛起是骨折内固定的一大进展。 可吸收材料的研究进展 采用可吸收材料修复骨组织的历史应追溯到60年代末期,在整个70年代这方面的研究报道还不多。其中应用最早的是颌面外科,     

可吸收螺钉与金属螺钉治疗中重度拇外翻的临床应用效果

目的:探讨可吸收螺钉与金属螺钉治疗中重度拇外翻的临床应用效果。方法:选取2016年1月至2018年1月我院收治的28例中重度拇外翻患者作为研究对象,按照随机数字表法分为2组,分别采用金属螺钉或可吸收螺钉治疗对照组和观察组拇外翻患者。比较两组患者围手术期指标,手术前后拇外翻角(HVA),第1、2跖骨间夹角(IMA),美国矫形足踝学会足功能评分(AOFAS),以及并发症发生情况。结果:两组患者手术时间、术中出血量、住院时间比较无统计学差异(P0.05)。两组患者术后HVA、IMA、AOFAS均优于术前,比较具有统计学差异(P0.05);两组患者术后HVA、IMA、AOFAS比较无统计学差异(P0.05)。对照组治疗优良率为88.46%,观察组治疗优良率为92.31%,两组间无统计学差异(P0.05)。两组患者截骨端延迟愈合或不愈合发生率比较无统计学差异(P0.05);两组患者切口感染、拇外翻复发或者术后丢失矫正度数、跖骨发生背侧移位、出现转移性跖痛、拇内翻发生率比较无统计学差异(P0.05)。结论:拇外翻截骨后采用可吸收螺钉固定,可提供稳定固定,治疗效果显著,不增加并发症发生风险,值得广泛应用于临床。     

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。     

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。     

基于有限元法的下颈椎弓根螺钉人工椎体系统研究

本实验利用有限元法对下颈椎前路椎弓根螺钉人工椎体系统进行研究,采用有限元法对构建下颈椎的生物力学稳定性及应力情况进行分析,进而对椎弓根螺钉进行优化设计,为临床医用提供进一步的理论。通过对患者的下颈椎处进行CT扫描,获得DICOM数据导入Mimics中,根据不同HU值范围构建下颈椎参数,并运用蒙板编辑、阈值选取、三维增长等工具建立颈椎结构区域的三维模型。采用ANSYS对建立构建的三维下颈椎模型进行有限元分析。构建人体下颈椎有限元模型,对皮质骨、软骨终板等椎间韧带结构进行模拟,设计的下颈椎模型单元有276 382个,节点有413 522个。研究表明,下颈椎在侧弯、屈伸、旋转等六个工况下的ROM椎间值与Panjabi及Kallemeyn等实验研究进行对比,实验数值与Panjabi的实验很近似,且都处于有效区间内,进而证实了实验模型的可行性与有效性。对设计的模型进行网格划分,AVB组设置273 347个单元,378 746个节点,AP组设置265 634个单元,374 593个节点。AP组相较于AVB组的应力峰值明显有增大趋势,但是AVB组的应力情况呈现均匀分布,最大应力主要分布在螺钉尾部及L形钛板与人工椎体接触部位;AP组的最大应力分布在前路钛板的钛网、中上部、螺钉钉杆尾端以及上下椎体接触部位,在钉板连接部位AP组出现应力集中现象。