發(fā)布時(shí)間：2020-06-19 02:57

【摘要】：目的通過萬能電子力學(xué)試驗(yàn)機(jī)和有限元分析法(Finite Element Analysis)分別測(cè)量自行研制的可吸收鎖釘鞘(Absorbable Sheath,AS)帶鎖髓內(nèi)釘(interlocking intramedullary nail,IMN)和普通金屬鎖釘帶鎖髓內(nèi)釘固定治療山羊股骨干骨折模型不同愈合時(shí)期骨折愈合的力學(xué)強(qiáng)度或骨痂受到的應(yīng)力情況,探究各組治療方式的生物力學(xué)特性及應(yīng)力遮擋差異,為可吸收鎖釘鞘帶鎖髓內(nèi)釘固定山羊股骨骨折試驗(yàn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并為此種治療方法將來應(yīng)用于臨床提供生物力學(xué)理論依據(jù)。方法1.山羊股骨干橫型骨折實(shí)物模型建立及生物力學(xué)試驗(yàn):選取1周齡左右的健康成年波爾山羊,將山羊右側(cè)股骨干作為橫型骨折模型側(cè),從大轉(zhuǎn)子頂點(diǎn)擴(kuò)髓至大小合適,置入自行設(shè)計(jì)的相配套的髓內(nèi)釘,在股骨近遠(yuǎn)端分別鎖入各2枚鎖釘,于模型中段處擺鋸橫行鋸斷,左側(cè)不做任何處理。最終納入16只山羊,隨機(jī)均分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組,分別應(yīng)用套有AS的鎖釘和普通鎖釘來鎖定髓內(nèi)釘,在術(shù)后4周、12周、24周、36周等不同時(shí)間點(diǎn)分批處死相應(yīng)4只山羊,并取出山羊右側(cè)股骨,小心去除髓內(nèi)釘、鎖釘?shù)妊b置;安裝并調(diào)試自控萬能生物力學(xué)試驗(yàn)機(jī),取4根健康的完整山羊股骨安放于合適位置,以2mm/min的加載速度行預(yù)壓試驗(yàn),待消除因力學(xué)試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)蠕變而導(dǎo)致的誤差;將處理好的標(biāo)本分別行垂直壓縮、三點(diǎn)彎曲試驗(yàn),大體觀察并記錄股骨斷裂方式及位置等,比較兩組骨折愈合的生物力學(xué)強(qiáng)度,進(jìn)而分析總結(jié)可吸收鎖釘鞘預(yù)防帶鎖髓內(nèi)釘應(yīng)力遮擋的有效性及機(jī)制;2.山羊股骨干橫型骨折有限元模型建立及分析:首先,將建立的山羊股骨三維實(shí)體模型導(dǎo)入到SolidWorks中,在股骨模型中段橫向拉伸切除1.5mm的骨折間隙,并在間隙處放樣出相同大小的骨痂,完成山羊股骨中段骨折帶骨痂三維模型的建立。然后,按照山羊股骨內(nèi)固定設(shè)計(jì)要求,完成山羊股骨帶鎖髓內(nèi)釘主釘、AS鎖釘、普通金屬鎖釘?shù)饶Ｐ偷慕�。其中山羊股骨帶鎖髓內(nèi)釘主釘長120mm,直徑9mm,兩側(cè)鎖釘孔對(duì)稱分布且直徑為5.5mm;普通金屬鎖釘直徑為5mm;AS鎖釘直徑為5mm,可吸收鞘初始壁厚0.5mm。最后,按照帶鎖髓內(nèi)釘植入要求對(duì)上述山羊股骨模型進(jìn)行擴(kuò)髓、裝配。擴(kuò)髓裝配后,分別建立AS鎖釘組模型5個(gè);普通金屬鎖釘組模型1個(gè);再將各組模型分別用X_T的形式整合到ANSYS有限元分析軟件中分析使用不同鎖釘對(duì)山羊股骨骨折骨痂受到的應(yīng)力情況及帶來的應(yīng)力遮擋差異。由于標(biāo)本數(shù)量受限,結(jié)果無法用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差及T檢驗(yàn)等方式統(tǒng)計(jì);我們采用先計(jì)算兩組山羊健術(shù)側(cè)股骨結(jié)果差值(健側(cè)-術(shù)側(cè)結(jié)果),再比較兩組差值,差值越小,代表術(shù)側(cè)股骨愈合強(qiáng)度越接近于健側(cè)。結(jié)果1.軸向垂直壓縮試驗(yàn)結(jié)果:術(shù)后4周實(shí)驗(yàn)組標(biāo)本壓應(yīng)力差值為1381.2 N,對(duì)照組差值為4174.3N;術(shù)后12周實(shí)驗(yàn)組標(biāo)本壓應(yīng)力差值為806.5N,對(duì)照組差值為3258.7 N;術(shù)后24周實(shí)驗(yàn)組標(biāo)本壓應(yīng)力差值為302.8N,對(duì)照組差值為3258.7N;術(shù)后36周實(shí)驗(yàn)組標(biāo)本壓應(yīng)力差值為-689.55N,對(duì)照組差值為606.8 N。三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)結(jié)果:術(shù)后4周實(shí)驗(yàn)組標(biāo)本抗彎曲應(yīng)力差值為708.4 N,對(duì)照組差值為1596.6 N;術(shù)后12周實(shí)驗(yàn)組標(biāo)本抗彎曲應(yīng)力差值為373.35 N,對(duì)照組差值為934.3N;術(shù)后24周實(shí)驗(yàn)組標(biāo)本抗彎曲應(yīng)力差值為160.55 N,對(duì)照組差值為416.7 N;術(shù)后36周實(shí)驗(yàn)組標(biāo)本抗彎曲應(yīng)力差值為-329.3 N,對(duì)照組差值為186.45 N。2.根據(jù)ANSYS軟件的計(jì)算結(jié)果,得到骨折愈合不同時(shí)期骨痂的平均應(yīng)力,根據(jù)應(yīng)力遮擋率公式η=(1-σ有固定/σ無固定)×100%(η:應(yīng)力遮擋率;σ:平均應(yīng)力)分別計(jì)算AS鎖釘和普通金屬鎖釘帶鎖髓內(nèi)釘固定山羊股骨干骨折對(duì)骨痂產(chǎn)生的應(yīng)力遮擋率,結(jié)果顯示AS鎖釘帶鎖髓內(nèi)釘固定組較普通金屬鎖釘帶鎖髓內(nèi)釘固定組初期下降約4%,中期下降約8%,后期下降約23%。結(jié)論1.取出骨折愈合不同時(shí)期的患肢股骨行軸向垂直壓縮、三點(diǎn)彎曲力學(xué)試驗(yàn),表明了同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的AS鎖釘帶鎖髓內(nèi)釘治療組山羊股骨干骨折愈合強(qiáng)度均高于普通鎖釘組,尤其在術(shù)后愈合中后期,兩組差異更明顯;而且對(duì)照組骨折愈合強(qiáng)度始終低于健側(cè),然而實(shí)驗(yàn)組術(shù)后36周愈合強(qiáng)度出現(xiàn)大于健側(cè)的情況,這更加說明了實(shí)驗(yàn)組AS鎖釘?shù)膬?yōu)勢(shì);2.從愈合不同時(shí)期患肢股骨極限載荷后的大體相來看,其中軸向垂直壓縮試驗(yàn),兩組的左側(cè)股骨斷裂部位于股骨頸基底或附近;但是對(duì)照組右側(cè)股骨斷裂部位股骨骨折處或附近鎖孔處;而實(shí)驗(yàn)組的術(shù)后36周的山羊股骨標(biāo)本斷裂部位在股骨頸基底或附近;三點(diǎn)彎曲試驗(yàn),所有山羊股骨標(biāo)本均斷裂于骨折處或鎖孔周圍。故試驗(yàn)同樣證明AS鎖釘帶來的優(yōu)勢(shì);3.通過有限元分析結(jié)果,我們同樣了解到AS鎖釘帶鎖髓內(nèi)釘固定組的骨折骨痂生長情況、應(yīng)力情況、應(yīng)力遮擋情況均優(yōu)于普通鎖釘組;4.本試驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果基本一致證明了AS鎖釘帶鎖髓內(nèi)釘治療骨折能夠通過"靜-動(dòng)"自動(dòng)轉(zhuǎn)變,產(chǎn)生微動(dòng),較好的滿足骨折愈合的力學(xué)要求,縮短骨折愈合時(shí)間,增加骨折愈合強(qiáng)度,減少傳統(tǒng)帶鎖髓內(nèi)釘帶來的應(yīng)力遮擋;5.但是,本實(shí)驗(yàn)所進(jìn)行的標(biāo)本例數(shù)偏少,在統(tǒng)計(jì)學(xué)方面還應(yīng)繼續(xù)更大樣本去證明該結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：天津醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R687.3
【圖文】：

內(nèi)徑 4.0mm，外徑 5.0mm，當(dāng) AS 鎖釘置入體內(nèi)一定時(shí)酸樹脂總體膨脹約 0.5mm。計(jì)的實(shí)驗(yàn)用帶鎖髓內(nèi)釘尺寸：30 根，天津市金興達(dá)實(shí)業(yè)有限公司主釘釘體為圓柱形，長度為 120.0mm，體直徑為 9.0mm，遠(yuǎn)近端直徑為 5.5mm。學(xué)試驗(yàn)地點(diǎn)：天津理工大學(xué)生物力學(xué)試驗(yàn)室，工作環(huán)境盡量遠(yuǎn)離空地方；環(huán)境中無明顯電磁場(chǎng)干擾；環(huán)境溫度 20±5℃，且每小時(shí)波相對(duì)濕度≤80%；電源頻率 50 赫茲，電源電壓 AC220±10V。學(xué)試驗(yàn)機(jī)：微機(jī)控制萬能電子力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，長春科新試驗(yàn)儀器有限D(zhuǎn)W-10，試驗(yàn)速度范圍 0.005-500mm/min，精確度 0.5%，試驗(yàn)力程不分檔，精確度 0.5%。

內(nèi)徑 4.0mm，外徑 5.0mm，當(dāng) AS 鎖釘置入體內(nèi)一樹脂總體膨脹約 0.5mm。的實(shí)驗(yàn)用帶鎖髓內(nèi)釘尺寸：30 根，天津市金興達(dá)實(shí)業(yè)有限釘釘體為圓柱形，長度為 120.0mm，體直徑為 9.0mm，遠(yuǎn)近徑為 5.5mm。試驗(yàn)地點(diǎn)：天津理工大學(xué)生物力學(xué)試驗(yàn)室，工作環(huán)境盡量遠(yuǎn)方；環(huán)境中無明顯電磁場(chǎng)干擾；環(huán)境溫度 20±5℃，且每小對(duì)濕度≤80%；電源頻率 50 赫茲，電源電壓 AC220±10V。試驗(yàn)機(jī)：微機(jī)控制萬能電子力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，長春科新試驗(yàn)儀器DW-10，試驗(yàn)速度范圍 0.005-500mm/min，精確度 0.5%，試不分檔，精確度 0.5%。圖 1. 山羊股骨帶鎖髓內(nèi)釘主釘

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2720206