內(nèi)固定鋼絲安全擰緊圈數(shù)計算公式推導

發(fā)布時間：2020-06-22 02:09

【摘要】：研究背景骨折鋼絲內(nèi)固定是人類有記載以來最早的骨折內(nèi)固定技術(shù),首例記載距今已逾2個多世紀。鋼絲內(nèi)固定技術(shù)操作簡便、骨折固定牢靠、且鋼絲材料廉價易得,進行手術(shù)無需使用特殊器械,有著靈活、便捷、經(jīng)濟、易普及的特點,適合在各級醫(yī)療機構(gòu)開展。鋼絲內(nèi)固定術(shù)是手足外科,創(chuàng)傷、脊柱、關節(jié)等骨外科專業(yè),以及口腔頜面外科、整形外科、心胸外科等其他需要處理骨折問題的外科專業(yè)常常選用的骨折內(nèi)固定方法。自鋼絲內(nèi)固定術(shù)問世至今,盡管在醫(yī)用不銹鋼絲的機械性能上和鋼絲內(nèi)固定手術(shù)的操作手法上都有所改進,人們也曾發(fā)明用以收緊鋼絲的相關醫(yī)療器械。但總體來說鋼絲內(nèi)固定手術(shù)的操作方式仍保持著相對原始的面貌,即首先準確對位骨折兩端,引導醫(yī)用鋼絲穿過骨折兩端的合適位置,接著用鋼絲持針器(或老虎鉗等)夾住繞過被捆扎骨質(zhì)后余出的鋼絲兩端,然后行“麻花狀擰緊”操作,從而收緊并鎖定鋼絲,發(fā)揮骨折內(nèi)固定的作用。傳統(tǒng)的鋼絲內(nèi)固定手術(shù)中,擰緊的圈數(shù)的把握完全依靠醫(yī)生的手感,具有一定的不確定性。在一定臨床情形下,若圈數(shù)過少,則無法提供足夠的緊固力,無法滿足固定系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求;若圈數(shù)過多,則鋼絲的收緊力量過大,容易出現(xiàn)術(shù)中或術(shù)后的鋼絲斷裂,或者鋼絲嵌入骨皮質(zhì),影響愈合或造成其他術(shù)后并發(fā)癥,嚴重時游走至臨近重要臟器,甚至會危及生命。目的 1)探討影響醫(yī)用不銹鋼絲擰斷圈數(shù)的因素的效應,認識效應的主次關系;2)建立并分析理想化鋼絲擰緊數(shù)理模型,全面理解鋼絲擰緊過程的本質(zhì)規(guī)律,推導鋼絲擰斷圈數(shù)的理論計算公式;3)體外進行鋼絲內(nèi)固定術(shù)的模擬實驗,建立影響鋼絲擰斷圈數(shù)影響因素與實際擰斷圈數(shù)之間的經(jīng)驗聯(lián)系,推導出計算安全擰緊圈數(shù)的經(jīng)驗公式,指導臨床進行鋼絲內(nèi)固定術(shù)。研究方法1.內(nèi)固定鋼絲扭轉(zhuǎn)部分長度與“擰斷”圈數(shù)的相關性研究1)2)在新鮮指骨、掌骨和尺骨標本上,體外模擬鋼絲內(nèi)固定手術(shù),收集對影響鋼絲擰斷圈數(shù)nb影響顯著的因素的自變量數(shù)值和相應擰斷圈數(shù)nb,以各組數(shù)據(jù)1%分位數(shù)的點擬合方程,推導計算安全擰緊圈數(shù)ns的經(jīng)驗公式。2.影響內(nèi)固定鋼絲“擰斷”圈數(shù)的因素的探究1)控制變量法研究影響內(nèi)固定鋼絲“擰斷”圈數(shù)的因素在新鮮指骨、掌骨和尺骨標本上進行鋼絲內(nèi)固定術(shù)的體外模擬實驗。分別設置被捆綁骨質(zhì)的周長c,鋼絲扭轉(zhuǎn)部分的初始長度l0以及行收緊操作時向外的拉力F這3個變量中的1個為自變量,以另外2個變量作為控制變量,以鋼絲擰斷圈數(shù)nb為因變量。逐一進行實驗,分別研究3個因素對鋼絲擰斷圈數(shù)nb的效應。2)在新鮮指骨、掌骨和尺骨標本上進行鋼絲內(nèi)固定術(shù)的體外模擬實驗。采用正交實驗設計代替全面實驗,探究被捆綁骨質(zhì)的周長c,鋼絲扭轉(zhuǎn)部分的初始長度l0以及行收緊操作時向外的拉力F三個因素影響鋼絲擰斷圈數(shù)效應的主次關系。3.建立理想化鋼絲“擰緊”模型并推導“擰斷”圈數(shù)理論計算公式根據(jù)鋼絲骨折內(nèi)固定的特點,以簡單環(huán)扎為基礎,建立包含骨周長和鋼絲力學性能參數(shù)的想化鋼絲“擰緊”模型,結(jié)合骨折鋼絲環(huán)扎內(nèi)固定過程和在鋼絲擰緊過程中鋼絲的受力、形變特點以及鋼絲螺旋擰結(jié)的幾何特點,對理想化模型進行分析,建立等式,推導并化簡“擰斷”圈數(shù)理論計算公式。結(jié)果1.內(nèi)固定鋼絲扭轉(zhuǎn)部分長度與“擰斷”圈數(shù)的相關性研究1)使用醫(yī)用不銹鋼絲(Φ0.3mm,上海金鐘)在指骨保本上進行的4組鋼絲內(nèi)固定術(shù)模擬實驗,第一組(l0=10mm)、第二組(l0=15mm)、第三組 lO=20mm)、第四組(l0=25mm)和第五組(l0=30mm),擰斷圈數(shù)的平均值分別為:10.3±0.81,15.7±0.89,20.7±1.07、26.0±1.11圈和30.7±1.11;2)擬合內(nèi)固定鋼絲安全擰緊圈數(shù)ns經(jīng)驗公式:nb=1.012l0-2.1,(R2=0.9992);近似其參數(shù),以相近的曲線ns=l0-2,為安全擰緊圈數(shù)計算公式,l0單位為毫米(mm),ns單位為圈。2.影響內(nèi)固定鋼絲“擰斷”圈數(shù)的因素的探究 1)控制變量法研究影響內(nèi)固定鋼絲“擰斷”圈數(shù)的因素被捆綁骨質(zhì)的周長c影響鋼絲“擰斷”圈數(shù),Levene方差齊性檢驗p0.05(p=0.079),單因素方差分析F=1.294,p0.05(p=0.285),4組試驗結(jié)果統(tǒng)計學檢驗無顯著差異。擰緊時沿鋼絲螺旋軸線向外的拉力F影響“擰斷”圈數(shù),Levene方差齊性檢驗p0.05(p=0.214),單因素方差分析F=1.294,p0.05(p=0.007),4組試驗結(jié)果統(tǒng)計學檢驗有差異。扭轉(zhuǎn)部分的初始長度lO影響“擰斷”圈數(shù)Levene方差齊性檢驗分析按扭轉(zhuǎn)部分的初始長度l0分組的4組實驗數(shù)據(jù)的方差齊性,p0.05(p=0.031),Tamhane'sT2多重比較4組之間均有p0.05(p=0.000),4組試驗結(jié)果統(tǒng)計學差異極其顯著。2)正交實驗結(jié)果直觀分析,因素c(被捆綁骨質(zhì)周長)的R為1.04,因素F(擰緊時沿軸向外的拉力)的R為0.79,因素l0(扭轉(zhuǎn)部分初始長度)的R為18.335;因素效應的主次順序為:因素l0因素c因素F;3)正交實驗結(jié)果方差分析,骨周長(c)的F值為2.44,p0.05(p=0.08);拉力(F)的F值為1.32,p0.05(p=0.28);扭轉(zhuǎn)長度(l0)的 F 值為 508.91,p0.05(p=0.00)3理想模型和理論公式建立了條件理想化的鋼絲擰緊模型,推導得到鋼絲擰緊圈數(shù)理論計算公式:(?),ε等于斷后伸長率A時,n = nb);結(jié)論 1)納入考察的3個影響鋼絲“擰斷”圈數(shù)的因素中,扭轉(zhuǎn)部分的長度l0對“擰斷”圈數(shù)nb數(shù)值起決定性作用,被捆綁骨質(zhì)的周長c和鋼絲擰緊時、沿螺旋軸向外的拉力F對“擰斷”圈數(shù)nb數(shù)值影響不顯著;2)使用山東省立醫(yī)院手足外科常用的醫(yī)用不銹鋼絲(Φ0.3mm,上海金鐘)在一定范圍內(nèi)進行骨折內(nèi)固定,得到內(nèi)固定鋼絲安全擰緊圈數(shù)經(jīng)驗公式:nbb=1.012l0-2.1,(R2=0.9992),近似為方程為:ns=l0-2,l0單位為毫米(mm),ns單位為圈。此公式ns=l0-2供臨床醫(yī)生科學實施掌指骨及相似部位的鋼絲內(nèi)固定術(shù)時參考。3)基于“理想化”鋼絲擰緊模型和鋼絲材料力學性能推導的內(nèi)固定鋼絲理論擰斷圈數(shù)計算公式(?),ε等于斷后伸長率A時,n = nb)與體外試驗差距較大,尚無法滿足臨床應用,需進一步校正;
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：R687.3
【圖文】：