【摘要】：研究目的研制一種“應(yīng)變測(cè)量鋼板”系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)、自動(dòng)測(cè)量、記錄鋼板上各應(yīng)變點(diǎn)在外力下所發(fā)生的應(yīng)變,并通過(guò)“應(yīng)變測(cè)量鋼板”在不同骨折愈合模型中測(cè)得應(yīng)變的比較,探索一種骨折愈合評(píng)估新方法。研究方法1、研制“應(yīng)變測(cè)量鋼板”:將電阻應(yīng)變片粘貼于鎖定鋼板之上,并通過(guò)惠斯通電路將鋼板應(yīng)變變化轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào),模數(shù)轉(zhuǎn)換器再將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),最后WiFi發(fā)送器將信號(hào)無(wú)線傳輸至電腦或手機(jī)終端軟件并顯示鋼板應(yīng)變值。2、建立骨折愈合模型:模型狀態(tài)A模擬骨折完全愈合狀態(tài):在一根完整股骨上,選用鋼板橋接方法,將“應(yīng)變測(cè)量鋼板”固定于股骨張力側(cè);模型狀態(tài)B模擬骨折愈合纖維連接狀態(tài):用線鋸在股骨中央鋸斷,然后復(fù)位骨折斷端,用同一塊“應(yīng)變測(cè)量鋼板”在骨折斷端兩側(cè)原釘孔處繼續(xù)固定,使其與狀態(tài)A一致,骨折兩斷端間隙約1mm,在間隙中填充蠟?zāi)M骨折愈合中的纖維組織;模型狀態(tài)C模擬粉碎骨折未愈合狀態(tài):在股骨中央位置用線鋸鋸除1cm骨段,用同一塊“應(yīng)變測(cè)量鋼板”在骨折斷端兩側(cè)原釘孔處繼續(xù)固定,維持骨折兩斷端位置和力線,使其與狀態(tài)A一致,兩斷端間隙約為1cm。3、生物力學(xué)實(shí)驗(yàn):12根狀態(tài)A下的新鮮山羊股骨,隨機(jī)抽取一個(gè)樣本,分別用三種不同螺釘固定方式,依次在狀態(tài)A、B、C下進(jìn)行軸向壓縮實(shí)驗(yàn)和三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)。用重復(fù)方差分析比較三種不同螺釘固定方式下鋼板應(yīng)變點(diǎn)測(cè)得應(yīng)變值以確定“應(yīng)變測(cè)量鋼板”螺釘固定方式;用重復(fù)方差分析比較同一鋼板4個(gè)不同位置應(yīng)變點(diǎn)應(yīng)變值以確定“應(yīng)變測(cè)量鋼板”應(yīng)力分布;用Spearman等級(jí)相關(guān)分析確定各應(yīng)變點(diǎn)應(yīng)變與所受壓縮或彎曲負(fù)載相關(guān)關(guān)系確定實(shí)驗(yàn)負(fù)載;用重復(fù)方差分析比較A、B、C三種狀態(tài)下鋼板軸向位移、撓度及各應(yīng)變點(diǎn)應(yīng)變來(lái)驗(yàn)證鋼板應(yīng)變對(duì)骨折愈合模型的評(píng)估。結(jié)果1、三種螺釘固定方式的應(yīng)變比較:三種狀態(tài)下,在軸向壓縮實(shí)驗(yàn)和三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)中,第二種螺釘固定方式鋼板應(yīng)變點(diǎn)應(yīng)變明顯小于第一、三種螺釘固定方式鋼板應(yīng)變點(diǎn)應(yīng)變,p0.05。2、各應(yīng)變點(diǎn)應(yīng)變與負(fù)載關(guān)系及應(yīng)變點(diǎn)間應(yīng)變比較:在A、B、C三種狀態(tài)軸向壓縮實(shí)驗(yàn)和三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)中,各應(yīng)變點(diǎn)應(yīng)變與負(fù)載呈高度正相關(guān),r_s均大于0.8,p0.05。在A、B、C三種狀態(tài)時(shí)對(duì)在軸向壓縮(240N)和三點(diǎn)彎曲(120N)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)下,應(yīng)變點(diǎn)1、2應(yīng)變均明顯大于應(yīng)變點(diǎn)3、4應(yīng)變,p0.05。3、骨折愈合三種狀態(tài)間形變及應(yīng)變比較:在軸向壓縮實(shí)驗(yàn)(240N)和三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)(120N)中,鋼板-骨骼系統(tǒng)軸向位移及撓度在A、B、C三種狀態(tài)下進(jìn)行比較有明顯差異,狀態(tài)A狀態(tài)B狀態(tài)C,p0.05;鋼板各應(yīng)變點(diǎn)應(yīng)變?cè)贏、B、C三種狀態(tài)下進(jìn)行比較有明顯差異,狀態(tài)A狀態(tài)B狀態(tài)C,p0.05。結(jié)論1、利用“大跨度、少螺釘”的固定原則固定鋼板,可以有效降低鋼板的應(yīng)變,增強(qiáng)鋼板抵抗變形的能力。2、“應(yīng)變測(cè)量鋼板”的應(yīng)力分布主要集中在釘孔旁,當(dāng)鋼板在承受三點(diǎn)彎曲力時(shí),其應(yīng)力主要集中在骨折斷端釘孔旁。3、“應(yīng)變測(cè)量鋼板”系統(tǒng)通過(guò)測(cè)得應(yīng)變點(diǎn)應(yīng)變可以有效評(píng)估骨折愈合模型的愈合程度,為日后臨床上評(píng)估骨折愈合、指導(dǎo)患者定量地進(jìn)行功能鍛煉、預(yù)警鋼板斷裂和螺釘松動(dòng)等帶來(lái)了新的希望。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)人民解放軍海軍軍醫(yī)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】：

圖 1 應(yīng)變片工作原理示意圖，b 釘孔，c 應(yīng)變片，應(yīng)變片 c 隨著鋼板粘貼位點(diǎn)的形變發(fā)生相應(yīng)）信號(hào)輸出和信號(hào)接收設(shè)計(jì)斯通電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)化為電壓信號(hào)（如圖 2），輸出電壓與4×ΔR/R×E②（e：輸出電壓；E：輸入電壓；R：應(yīng)變片初始電所引起的電阻變化值），鋼板的機(jī)械形變量就這樣被轉(zhuǎn)換成電通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò) WiFi 發(fā)送裝置無(wú)線傳等終端上。最后由編程程序根據(jù)公式①和②推導(dǎo)得到應(yīng)變計(jì)顯示應(yīng)變結(jié)果。WiFi 發(fā)送裝置可以將信號(hào)無(wú)線傳輸，不需要對(duì)患者生活的影響。選擇在電腦、手機(jī)、手表中的一個(gè)或多個(gè)、顯示程序，可以使患者隨時(shí)隨地了解測(cè)量結(jié)果。

圖 1 應(yīng)變片工作原理示意圖a 鋼板，b 釘孔，c 應(yīng)變片，應(yīng)變片 c 隨著鋼板粘貼位點(diǎn)的形變發(fā)生相應(yīng)形變。（四）信號(hào)輸出和信號(hào)接收設(shè)計(jì)通過(guò)惠斯通電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)化為電壓信號(hào)（如圖 2），輸出電壓與電阻變化公式 e=1/4×ΔR/R×E②（e：輸出電壓；E：輸入電壓；R：應(yīng)變片初始電阻值；ΔR長(zhǎng)或縮短所引起的電阻變化值），鋼板的機(jī)械形變量就這樣被轉(zhuǎn)換成電壓變化信壓信號(hào)再通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò) WiFi 發(fā)送裝置無(wú)線傳輸至電腦機(jī)、手表等終端上。最后由編程程序根據(jù)公式①和②推導(dǎo)得到應(yīng)變計(jì)算公式4e/EK，并顯示應(yīng)變結(jié)果。WiFi 發(fā)送裝置可以將信號(hào)無(wú)線傳輸，不需要有線連接，降低了對(duì)患者生活的影響。選擇在電腦、手機(jī)、手表中的一個(gè)或多個(gè)終端上編收、分析、顯示程序，可以使患者隨時(shí)隨地了解測(cè)量結(jié)果。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2723211