五种通常使用的自攻螺钉固定系统力学和生物力学测试

目的:通过比较股骨单侧和双侧皮质内固定的稳定性,对单皮质内固定进行生物力学评价。方法:取12根新鲜尸体股骨,制成股骨中段缺损骨折模型,实验组6根行单皮质钢板内固定,对照组6根行双皮质钢板内固定,均行疲劳实验,分别对2组即时和疲劳后的稳定性进行生物力学测试。结果:在同等载荷条件下,单侧和双侧钢板内固定即时及疲劳后的稳定性在行屈伸和侧弯运动时无显著性差异,而在克服旋转运动时却存在显著性差异。结论:单皮质内固定能获得一定的稳定性,但不能完全代替双侧皮质固定。

目的:评价磷酸钙骨水泥(calciumphosphatecement,cpc)对椎弓根螺钉固定的强化作用。方法:在两组男性尸体椎骨的一侧直接置入椎弓根螺钉作为对照(对照侧),另一侧填入cpc后再置入螺钉作强化固定(强化侧),15min和12h后测定椎弓根螺钉的最大轴向拔出力(fmax),然后用cpc重新固定12h后拔松的椎弓根螺钉并测得其fmax。结果:强化侧fmax和对照侧比较,15min后提高了55%,12h后提高了83%;重新固定后,两侧fmax较固定前分别提高了54.2%和63.6%,差别有显著性意义(wilcoxon's检验,p<0.01)。结论:磷酸钙骨水泥能强化椎弓根螺钉的固定。

目的:比较角棒与圆棒在legacy、ussⅱ、rf单轴向椎弓根螺钉固定系统中的抗旋转性能。方法:将legacy、ussⅱ、rf单轴向椎弓根螺钉分别与原装圆棒或自行设计的角棒组合,分为6个实验组:(1)legacy螺钉和legacy圆棒组(a组);(2)legacy螺钉和角棒组(b组);(3)ussⅱ螺钉和ussⅱ圆棒组(c组);(4)ussⅱ螺钉和角棒组(d组);(5)rf螺钉与rf圆棒组(e组);(6)rf螺钉和角棒组(f组)。每组7套,其中1套行预试验。分别以固定的扭矩标准锁紧单枚椎弓根螺钉与圆棒或角棒,在mts858试验机上测量旋转滑动扭矩。结果:a、b组的旋转滑动扭矩分别为12.3±1.9nm和16.9±2.1nm;c、d组的旋转滑动扭矩分别为3.9±0.8nm和4.6±0.7nm;f、f组的旋转滑动扭矩分别为6.7±0.4nm和17.6±0.7nm。legacy螺钉与rf螺钉配角棒组的旋转滑动扭矩高于配圆棒组(p0.05)。结论:角棒能显著提高legacy和rf椎弓根螺固定系统的抗旋转能力。

目的比较使用和未使用聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,pmma)钉道强化髂骨上钉和下钉在疲劳载荷后的最大拔出力,为合理使用髂骨钉技术提供实验依据。方法从5具自愿捐献的成人防腐尸体采集10个完整髂骨标本用于实验。采用双能x线吸收法测定每具尸体l1～4椎体的骨密度(bonemineraldensity,bmd)。将植入髂骨上柱和下柱的螺钉分别命名为髂骨上钉和髂骨下钉。使用长70mm、直径7.5mm的螺钉,根据pmma强化与否依次建立以下4组髂骨钉固定模型:髂骨上钉(a组)、pmma钉道强化髂骨上钉(b组)、髂骨下钉(c组)和pmma钉道强化髂骨下钉(d组)。将髂骨模拟人体站立位固定于mts材料实验机上,向螺钉尾部施加100～300n循环压力载荷2000次后,测试髂骨钉的轴向最大拔出力。结果5具尸体的bmd为(0.88±0.06)g/cm2。所有髂骨钉均准确植入预计钉道,未见髂骨钉穿入髋臼和穿出内外板等情况,疲劳测试后均未出现螺钉松动迹象。a、b、c、d组的最大拔出力分别为(964±250)、(1462±266)、(1537±279)、(1964±422)n。d组最大拔出力大于其他3组,差异均有统计学意义(p0.05)。结论髂骨下钉的固定强度显著高于髂骨上钉;pmma钉道强化技术可有效提高髂骨钉的锚定强度,可用于髂骨钉松动的翻修。

目的观察磷酸钙骨水泥(cpc)强化螺钉固定的生物力学和组织学变化,为cpc应用于临床提供理论依据。方法在8只杂种犬胫骨上段、股骨下段制作松质骨螺钉植入的动物模型,实验组注入可吸收cpc后再旋入螺钉,对照组则不添加强化材料,分别于术后2、4、6和8周处死动物,观察螺钉拔出的生物力学和组织学变化。结果cpc强化的螺钉拔出力随术后时间的延长而升高;cpc-骨界面结合紧密,并且随时间延长出现cpc降解和骨长入。结论cpc表现出良好的生物可相容性、可吸收性、骨传导性;cpc强化能明显提高松质骨螺钉植入体内的初始稳定性,强化效应随体内植入时间延长而逐渐增强。

目的评价新型丝攻结合骨水泥(pmma)增强椎弓根螺钉稳定性的效果。方法选取34个新鲜小牛腰椎,每个椎体的一侧椎弓根直接拧入螺钉(空白组);另一侧将pmma(2.0ml)经新型丝攻注入钉道后拧入螺钉(实验组)。24h后行轴向拔出实验和周期抗屈实验。结果实验组中螺钉的最大轴向拔出力和能量吸收值均显著高于空白组(p<0.05);实验组中的螺钉能够耐受更大的负荷或者在同等负荷下产生较小的位移。结论新型丝攻结合pmma可以显著增加椎弓根螺钉固定的稳定性。

目的:磷酸钙骨水泥(cpc)强化穿透单侧椎体皮质椎体钉固定的生物力学影响。方法:选用新鲜成人尸体标本16个,实验组磷酸钙骨水泥强化后椎体钉穿透单侧椎体皮质固定;对照组为无骨水泥强化,螺钉穿透双侧椎体皮质固定。应用螺钉拔出实验,记录螺钉最大拔出力并观察椎体破坏形态。结果:拉力值cpc组(1393.33±189.37)、对照组(957.42±71.34)差异有显著性,p<0.01。对照组椎体中螺钉抽出占75%(6/8),螺钉入口处皮质破损占25%(2/8)。cpc强化椎体中螺钉入口处皮质破损占87.5%(7/8),螺钉抽出占12.5%(1/8)。结论:cpc强化椎体钉后固定效果更好,增加手术安全性。

目的评价后凸成形骨水泥(polymethylmethacrylate,pmma)强化技术对骨质疏松情况下骶骨钉固定强度的生物力学影响,为骶骨钉松动选择坚强的补救技术提供依据。方法11具新鲜骶骨标本用于实验,并采用dexa评价标本骨密度。在同一骶骨标本上,依次建立非pmma强化和pmma强化骶骨钉的固定模型如下,a组:单皮质椎弓根钉;b组:双皮质椎弓根钉;c组:传统pmma强化单皮质椎弓根钉;d组:后凸成形pmma强化椎弓根钉;e组:后凸成形pmma强化侧翼钉。在mts试验机上对五种骶骨钉依次进行轴向拔出测试,记录最大拔出力并比较。结果11具标本的平均骨密度为0.71±0.08g/cm2。a组的螺钉拔出力(508n)显著低于其他4种固定组(p0.05),但是,两者的拔出力均显著低于c和d组(p<0.05)。重要的是,d组(986n)的拔出力显著高于c组(846n)。结论在骨质疏松患者的骶骨固定中,双皮质骶骨椎弓根钉较单皮质具有显著的力学优势。骶骨椎弓根钉一旦发生松动,传统的和后凸成形pmma强化技术均可成为补救手段,并且后凸成形pmma强化骶骨椎弓根钉可获得最坚强的锚定。

目的通过研究分析锁定钢板外置与外固定支架固定骨折的生物力学性能,为锁定钢板外置固定骨折提供理论依据。方法选用10根人体新鲜尸骨胫骨,制备成新鲜骨折标本,分成2组分别采用锁定钢板外置固定和外固定支架固定。在距骨表面3cm的平面,观察2组标本在不同载荷下承受的轴向压缩值、扭转角度值和弯曲位移值。结果2组胫骨骨折标本在不同平面施加100、200、300、400、500、600n外力载荷下的轴向压缩值比较,差异均有统计学意义(p<0.05),且所施加载荷越大,压缩值差异越大。2组骨折标本在不同平面施加5、7、9、11、13、15n·cm载荷下的轴向扭转角度值差异明显,且载荷越大,扭转角度值差异越大,差异有统计学意义(p<0.05)。2组骨折标本在不同平面施加80、120、160、200、240n载荷下的弯曲位移值比较,差异均有统计学意义(p<0.05),且载荷越大,弯曲位移值差异越大。结论锁定钢板外置固定比外固定支架固定胫骨折的生物力学性能更好,可以在临床上使用。

目的通过研究分析锁定钢板外置与外固定支架固定骨折的生物力学性能,为锁定钢板外置固定骨折提供理论依据。方法选用10根人体新鲜尸骨胫骨,制备成新鲜骨折标本,分成2组分别采用锁定钢板外置固定和外固定支架固定。在距骨表面3cm的平面,观察2组标本在不同载荷下承受的轴向压缩值、扭转角度值和弯曲位移值。结果2组胫骨骨折标本在不同平面施加100、200、300、400、500、600n外力载荷下的轴向压缩值比较,差异均有统计学意义（p〈0.05）,且所施加载荷越大,压缩值差异越大。2组骨折标本在不同平面施加5、7、9、11、13、15n·cm载荷下的轴向扭转角度值差异明显,且载荷越大,扭转角度值差异越大,差异有统计学意义（p〈0.05）。2组骨折标本在不同平面施加80、120、160、200、240n载荷下的弯曲位移值比较,差异均有统计学意义（p〈0.05）,且载荷越大,弯曲位移值差异越大。结论锁定钢板外置固定比外固定支架固定胫骨折的生物力学性能更好,可以在临床上使用。

目的探讨自行设计可调自锁式栓桩螺钉在前交叉韧带断裂重建术中胫骨端固定的生物力学性能,并与常用的一般栓桩螺钉和u型钉进行比较,为临床应用提供依据。方法采集24个成人新鲜膝关节标本,其中18个制作成acl断裂模型,随机分三组,分别采用可调自锁式栓桩螺钉(z组),一般栓桩螺钉(y组)和u型钉(u组)固定,6个正常膝关节作对照(d组)。测试各组固定装置力学变化、负荷位移变化和韧带纤维的应变及最大牵拉负荷,以测定固定装置的稳定性、强度和刚度。结果acl固定后力学变化中,z组基本保持原固定力没有丢失,且经过运动后骨隧道口几乎没有扩大;其他两组均有力的丢失和骨隧道口增大,有显著差异,p<0.05。测定负荷位移变化和韧带纤维的应变中,d、z组和y、u组相比较有显著差异,p<0.05。最大牵拉负荷方面,z组固定强度和破坏负荷与其他两组相比,有显著差异,p<0.05。结论在交叉韧带断裂重建术胫骨端固定中,可调自锁式栓桩螺钉的断裂负荷和强度及其稳定性比一般栓桩螺钉和u型钉有明显优势,生物力学性能优越。

目的探讨倾斜螺钉和减少螺钉数量对钢板螺钉固定长骨干横行骨折模型的力学影响。方法28根pvc管随机分成四组造中点横行骨折模型,以四种不同的螺钉固定方式固定,测量四组模型在三点折弯、轴向扭转试验中的极限负荷,比较四种固定方法的力学性能。结果倾斜螺钉固定模型的最大弯曲负荷较大(p<0.01),减少螺钉固定的模型最大扭转负荷较小(p<0.01)。结论倾斜螺钉可增加钢板螺钉内固定的抗折弯强度,但对抗扭转强度无明显影响,抗扭转强度与固定的螺钉数量有关。

目的评价骨质疏松椎体置入硫酸钙骨水泥增强的椎弓根螺钉后的生物力学效果。方法选取40节新鲜小牛脊柱椎体,随机均分为正常椎体组(a组)、正常椎体+硫酸钙骨水泥增强组(b组)、骨质疏松椎体组(c组)、骨质疏松椎体+硫酸钙骨水泥增强组(d组)。将相同规格的椎弓根螺钉拧入测试椎体的椎弓根,测试其最大轴向拔出力和最大破坏功耗。结果c组椎弓根螺钉最大拔出力和最大破坏功耗较a组减少(p0.05)。结论硫酸钙骨水泥增强后能增加椎弓根螺钉的瞬时稳定性,可以应用于骨质疏松患者骨折内固定的增强,具有较好的临床应用前景。

目的:验证椎弓根螺钉植入时添加可吸收骨水泥αbsmtm对螺钉初始稳定性的影响。方法:采用6具人体新鲜腰椎标本,共16个椎体(l3～l5),将椎弓根螺钉分别置入两侧椎弓根,随机在一侧加α-bsmtm,测试螺钉最大轴向拔出力(f-max)和螺钉拔出过程中达到最大轴向拔出力时的能量吸收(e-f-max)及螺钉拔出一个螺距(2.0mm)时的能量吸收(e-2mm)。结果:同未加α-bsmtm组相比较,椎弓根螺钉最大轴向拔出力f-max在加入α-bsmtm后,由370n提高到665n,增加了80%。e-f-max和e-2mm也分别增加了83%和68%,差别有统计学显著意义(wilcoxon’s检验,p<0.01)。最大轴向拔出力f-max(加和不加α-bsmtm)与椎体松质骨的骨密度(bmd)紧密相关(r=0.9585,0.9056,p<0.05)。结论:在椎弓根螺钉植入时添加α-bsmtm能显著提高其初始稳定性

基于生物力学分析,研究了踏板设计参数对踏板操作时下肢肌肉疲劳的影响。定义了4个设计因子:座椅高度、踏板行程、踏板行程倾角和踏板高度,进行中心复合试验设计。应用生物力学软件anybody对25组试验进行了仿真分析,通过对仿真结果的回归分析得出各设计因子的影响权重,并分析了每个因子对不同百分位人体最大肌肉活动度的影响,给出设计因子的推荐取值范围。该方法建立了踏板的工程设计与驾驶员踏板操作舒适性的联系,为汽车踏板的人机工程参数化设计提供依据。

基于生物力学分析,研究了踏板设计参数对踏板操作时下肢肌肉疲劳的影响。定义了4个设计因子：座椅高度、踏板行程、踏板行程倾角和踏板高度,进行中心复合试验设计。应用生物力学软件anybody对25组试验进行了仿真分析,通过对仿真结果的回归分析得出各设计因子的影响权重,并分析了每个因子对不同百分位人体最大肌肉活动度的影响,给出设计因子的推荐取值范围。该方法建立了踏板的工程设计与驾驶员踏板操作舒适性的联系,为汽车踏板的人机工程参数化设计提供依据。

1有限元法的基本概念。有限元法，是将某一结构划分成许多个有限大小的子区域的集合，把每一个子区域称作为单元或元素，单元的端点称为节点，单元之间通过节点连接，将单元的集合称为网格。而实际的结构可以看成为这些单元在它们的节点上相互连接而组成的等效集合体。然后利用虚功原理和基本力学方程建立以点位移为未知量的线性方程组来求解，整个计算过程编成程序后，由电子计算机来完成。

【目的】评价后凸成形骨水泥(pmma)强化技术对骨质疏松情况下骶骨钉固定强度的生物力学影响,为骶骨钉翻修选择坚强的补救技术提供依据。【方法】11具新鲜骶骨标本用于实验,双能x线吸收法(dexa)评价骨密度。在同一骶骨上,依次建立非pmma强化和pmma强化骶骨钉的固定模型如下,a组:单皮质椎弓根钉;b组:双皮质椎弓根钉;c组:传统pmma强化单皮质椎弓根钉;d组:后凸成形pmma强化椎弓根钉;e组:后凸成形pmma强化侧翼钉。在mts试验机上对五种骶骨钉依次进行轴向拔出测试,记录最大承受拔出力并比较。【结果】11具标本的平均骨密度为(0.71±0.08)g/cm2。a组的螺钉拔出力(508n)显著低于其它4种固定组(p0.05),但是,两者的拔出力均显著低于c和d组(p<0.05)。重要的是,d组(986n)的拔出力显著高于c组(846n)。【结论】在骨质疏松患者的骶骨固定中,双皮质骶骨椎弓根钉较单皮质具有显著的力学优势。骶骨椎弓根钉一旦发生松动,传统的和后凸成形pmma强化技术均可成为补救手段,并且后凸成形pmma强化骶骨椎弓根钉可获得最坚强的锚定。

钻尾自攻螺钉使用简介 螺钉规格自钻能力（mm）固定总厚度(mm) cteks12-14×50hgs6.525-36 cteks12-14×55hgs6.531-40 cteks12-14×68hgs6.539-53 表1 选择指南 ?测量图1t值，t（mm）=t1+t2 t1(mm)=压型钢板的波峰高度；t2（mm）=钢条厚度+保温层厚度 2.根据t值从表1选出最合适的螺钉，请注意钢条厚度不能超过螺钉的自钻能力。 举例压型钢板的波峰高度：t1=30（mm） 钢条厚度+保温层厚度：t2=3+5=8（mm） 固定总厚度：t=30+8=38（mm） 从表1中应选择cteks12-14×55hgs的

目的探讨经皮椎体成形术(pvp术)后邻近节段椎体生物力学变化的特点,为pvp术后再发骨折提供直观的实验依据和理论。方法收集老年骨质疏松性椎体压缩骨折患者术前、术后的ct及mri影像学检查资料,通过医学有限元仿真软件mimics10.01建立三维实体数字化模型,并观察记录模型在正常情况下前屈、后伸、侧屈、轴向旋转状态下l1椎体相邻终板及后部结果vonmises应力的变化特点。结果(1)本研究建立了几何结构、力学特性与正常胸腰段脊柱吻合的三维有限元模型,为生物有限元分析提供了一个较好的平台。(2)各种活动下,与术前相比,术后t11下终板与l1上终板vonmises应力变化明显偏大,且差异具有统计学意义(p0.05)。结论pvp手术后t11下终板与l1上终板的vonmises应力值在各种活动状态下都较术前明显增加,其可使术后椎板发生骨折的概率增加。

目的:比较重建颈后方韧带复合体单、双开门椎板成形术后生物力学的差异。方法:新鲜山羊颈椎标本24具,随机分成3组,每组8具。a组,完整标本组,保留后方项韧带、伸肌等伸颈结构,切除前方结构;b组,在a组基础上行重建颈后方韧带复合体单开门椎板成形手术;c组,在a组基础上行重建颈后方韧带复合体双开门椎板成形术。在电子万能试验机上行生物力学实验,测试项目包括三点折弯试验、轴向拉伸试验和压缩试验,分析比较三组间的差异性。结果:三点折弯试验中标本变直时的位移、加载力,a、b、c三组间无显著性差异(p>0.05)。拉伸试验中各拉伸负荷下与变直时的位移,a、b、c三组间无显著性差异(p>0.05)。压缩试验中,a、b、c三组间位移无显著性差异(p>0.05)。结论:在对抗颈椎变直和前屈的应力方面,重建颈后方韧带复合体单、双开门颈椎板成形术间无明显差别,都最大限度保留了颈后方韧带复合体的功能。

随着2mm以下冷弯超薄壁型钢结构在国内外的快速发展,自攻螺钉作为这类结构最主要的连接方式,其连接性能的研究日益受到重视。文中简述了自攻螺钉受力机理及几种抗剪破坏模式,介绍了美国、澳洲、英国及中国规范对自攻螺钉连接的承载力设计方法,就国内外对自攻螺钉连接的研究现状作了综述和分析,最后指出了目前尚存在的问题及需要进一步研究的工作。