TSF的不同动力化构型对胫骨干骨折愈合的生物力学影响

摘要

目的：本文通过应用生物力学实验的方法，对比Taylor空间支架（Taylor Spatial Frame，TSF）的6种不同动力化构型，在轴向压缩实验及扭转实验中的稳定性，探讨TSF在治疗胫骨干骨折的过程中不同动力化构型促进骨折愈合的临床应用。 方法：选取6根来自同一生产厂家的聚乙烯料棒塑（Polyethylene，PE），检查PE棒质量无误后，为降低材质等外在因素对实验结果带来的系统误差，按照随机对照原则分为A~F六组，并且外固定架的全环、橄榄针选用同种材质和型号。分组情况：A组采用6快装杆构型固定，B组采用6快装杆+2螺纹杆构型固定，C组采用4快装杆构型固定，D组采用4快装杆+2螺纹杆构型固定，E组采用3快装杆+2螺纹杆构型固定，F组采用2螺纹杆构型固定。各组组装完毕后，按照AO/ASIF分类标准，截去PE棒中段20mm长度，制备胫骨A3型骨折模型。通过Bose ElectroForce?3510力学测试机（由天津市骨科研究所提供）适配的卡具，将各组骨折模型固定并装载到机器。首先进行轴向压缩实验，设定最大轴向载荷为800N，记录在不同轴向应力作用下骨折断端的位移；然后对每组骨折模型进行扭转实验，试验前更换新的橄榄针及螺栓，设定最高扭矩为10Nm，记录不同扭矩下骨折断端的扭转角度，并计算6组构型的轴向及扭转刚度，分析6组TSF不同构型的生物力学测试结果。 结果：在实验过程中，随着轴向载荷的逐渐增加，可见到各组模型的骨折断端处距离逐渐减小；同样，骨折模型在骨折断端处扭转角度也随着扭矩的逐渐增加而改变。各组实验结束后，所使用材料未出现损坏、断裂现象。其中C组骨折模型，在轴向加载至200N时，模型骨折断端已出现较为明显的屈曲畸形；同样在扭转实验中，加载到5Nm时，骨折断端也出现了明显的旋转畸形；而且松开机器上端的固定卡具后，C组骨折模型不能保持其原有构型。 其他各组的轴向压缩实验结果：各组（除C组外）中不同构型的轴向刚度的总体平均水平不同或不全相同（P＜0.05）。A组和B组、A组和D组、A组和E组、A组和F组、B组和D组及B组和E组各组间差别有统计学意义（P＜0.05），而D、E两组间轴向刚度的差别没有统计学意义（P＞0.05），即不能认为D、E两组构型的抗轴向压缩稳定性不同。根据各组平均轴向刚度大小，可以认为在抗轴向压缩稳定性方面，B组优于D、E组，D、E组优于A组，A组优于F组。 其他各组的扭转实验结果：各组（除C组外）中不同构型的扭转刚度的总体平均水平不同或不全相同（P＜0.05）。A组和D组、A组和E组、A组和F组、B组和D组、D组和E组及E组和F组各组间差别有统计学意义（P＜0.05），而A、B两组间扭转刚度的差别没有统计学意义（P＞0.05），即不能认为A、B两组构型的抗扭转稳定性不同。根据各组平均扭转刚度大小，可以认为在抗扭转稳定性方面，A、B组优于D组,D组优于E组,E组优于F组。 结论：本实验研究结果证实了，实验中6种TSF的不同动力化构型具有不同轴向刚度及扭转刚度。在抗轴向应力的稳定性方面，6快装杆+2螺纹杆构型优于4快装杆+2螺纹杆构型，也优于3快装杆+2螺纹杆构型，后两种构型又优于6快装杆构型及2螺纹杆构型；在抗扭转应力的稳定性方面，6快装杆+2螺纹杆构型和6快装杆构型无显著差别，二者均优于4快装杆+2螺纹杆构型，4快装杆+2螺纹杆构型又优于3快装杆+2螺纹杆构型及2螺纹杆构型，而4快装杆构型的两项稳定性均最差。 在临床应用中，建议在手术矫正骨折畸形后早期和肉芽组织形成期，加固两根螺纹杆固定；在软骨痂形成期末，X线片上显示连续性少量骨痂形成，骨痂产生的稳定性已足以对抗短缩畸形，可予以去除2根螺纹杆；在骨折愈合的中期板层骨痂形成期，即正、侧位X线片上显示连续性多量骨痂形成阶段，可应用4快装杆+2螺纹杆构型，相对增加扭转、剪切等各个方向上的综合应力刺激；而3快装杆+2螺纹杆构型及2螺纹杆构型可进一步增加扭转、剪切等各个方向上的综合应力刺激；对于稳定性最差的4快装杆构型，在胫骨骨折愈合过程中应避免过早使用，可在胫骨骨折治疗终末期，模拟拆架前，用于完全负重时的保护性活动。

目录

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