髌骨粉碎性骨折三种内固定方法的生物力学研究

摘要

目的：通过对髌骨解剖学及生物力学相关研究的学习,深入了解髌骨的形态、结构与生物力学特点,同时在总结近年来髌骨粉碎性骨折的常用内固定方法的基础上。将改良张力带+钢丝环扎、单纯镍钛记忆合金聚髌器及镍钛记忆合金聚髌器+克氏针分别固定于髌骨粉碎性骨折模型上进行比较。在试验仪器上进行生物力学测试,观察并记录实验所得的相关数据,统计对照分析,比较三者的固定强度,探讨三种内固定方法在治疗髌骨粉碎性骨折的生物力学差异及优缺点,为临床治疗髌骨粉碎性骨折选择内固定方式提供理论依据。使髌骨粉碎性骨折病人术后可以早期进行膝关功能锻炼,预防股四头肌萎缩及关节粘连强直,减少关节功能障碍的发生率。
　　方法：1、取陈旧性成人髌骨标本72个(经X线排除病理性损害),左右、男女不限。72个髌骨标本进行标准化处理,即将髌骨两边分别切除约10％,断面磨平,以便进行测试时固定。
　　2、将标准化后的髌骨标本在髌骨中点用线锯“十”字形锯开制作成粉碎性骨折模型,并随机抽样分成甲、乙、丙三组,每组24例。甲组采用改良张力带+钢丝环扎固定,乙组采用单纯镍钛记忆合金聚髌器固定,丙组采用镍钛记忆合金聚髌器+克氏针固定。
　　3、将完成上述三种固定方法的骨折模型固定于试验仪器上,确认固定牢固后,对固定好的标本在室温下对其进行相关的生物力学测定:抗拉伸试验,分别测量拉伸时骨折面分离0.5、1.5、2.5mm时所需拉伸力的大小;抗弯曲试验,测量髌骨粉碎性骨折固定模型张力侧骨折面分离0.5、1、1.5mm时所需弯矩力的大小,以及试验过程中有台阶形成总例数所占的百分比;抗扭转试验,分别测定髌骨表面扭转为4O、8O、12O时所需要扭矩力的大小。记录测量结果。测定完毕后,对所获得的数据进行相关统计学分析。结果镍钛记忆合金聚髌器本身呈弧形,遵循了髌骨、髌股关节的生物力学特点。两枚克氏针纵向固定将髌骨粉碎性骨折变为相对简单稳定的纵行髌骨骨折,进一步加强镍钛记忆合金聚髌器的固定作用。对髌骨粉碎性骨折,分别采用改良张力带+钢丝环扎固定、单纯镍钛记忆合金聚髌器固定、镍钛记忆合金聚髌器+克氏针固定。生物力学测定结果显示:(1)拉伸试验时,抗拉伸性能比较由强至弱依次为:改良张力带+钢丝环扎固定、镍钛记忆合金聚髌器+克氏针固定、单纯镍钛记忆合金聚髌器固定,三组相比较有统计学差异(P<0.05);(2)弯曲试验时,用弯曲法使骨折张力侧骨折面分离0.5、1、1.5mm时,在同一张开位移条件下所需的弯矩力由大至小,以及试验过程中有台阶形成总例数所占的百分比,依次为:镍钛记忆合金聚髌器+克氏针固定、改良张力带+钢丝环扎固定、单纯镍钛记忆合金聚髌器固定,三组相比较有统计学差异(P<0.05);(3)扭转试验时,三种内固定方法在扭转时骨折面表面扭转4O、8O、12O时所需要扭矩的大小比较,从大到小依次为:镍钛记忆合金聚髌器+克氏针固定、改良张力带+钢丝环扎固定、单纯镍钛记忆合金聚髌器固定,三组相比较有统计学差异(P<0.05)。
　　结论：镍钛记忆合金聚髌器+克氏针固定中,镍钛记忆合金聚髌器顺应了髌骨与髌股关节的生物力学特点,髌骨爪呈弧形与髌骨表面有较好贴附,减少拱桥和髌骨关节面台阶的形成,而两枚克氏针纵向固定髌骨粉碎性骨折,将髌骨粉碎性骨折变为相对简单稳定的纵行髌骨骨折,可起到加强镍钛记忆合金聚髌器抗位伸、弯曲、扭转的作用。经本实验证实,镍钛记忆合金聚髌器+克氏针固定可以对髌骨骨折进行生物力学固定,特别是粉碎型骨折,其抗弯曲及抗扭转的性能均优于改良钢丝张力带固定或改良张力带+钢丝环扎固定术与单纯镍钛记忆合金聚髌器固定术,尽管其抗位伸性能稍逊于改良张力带+钢丝固定组,但其抗位伸性能完全能承受肌四头肌肌力产生的位力,故允许病人术后早期进行膝关节功能锻炼,有效的减少骨折术后相关并发症,明显降低致残率。用镍钛记忆合金聚髌器+克氏针固定髌骨粉碎性骨折稳定、牢固、可靠,可以进行下一步临床实验。

目录

封面

目录

中文摘要

英文摘要

前言

材料与方法

1 实验材料与仪器

2 方法

3 统计分析

结 果

讨论

1 髌骨解剖学与生物力学特点

2 髌骨骨折的治疗现状

3、三种固定方法固定髌骨粉碎性骨折的生物力学性能分析

4 实验存在问题

参考文献

英汉缩写词对照表

致谢

髌 骨 骨 折 的 治 疗 进 展综 述

1 髌骨的应用解剖及生物力学特点

2 髌骨骨折的分型

3 髌骨骨折的治疗方法

3 展望

参考文献

在 读 期 间 期 刊 发 表 的 文 章