螺釘數(shù)量對(duì)骨與鋼板螺釘結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響

螺釘數(shù)量對(duì)骨與鋼板螺釘結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響

考慮到內(nèi)部固定的許多因素，內(nèi)固定的許多因素都對(duì)內(nèi)部固定產(chǎn)生了影響。它主要包括;鋼板的長(zhǎng)度、寬度、厚度和工作長(zhǎng)度,螺釘?shù)臄?shù)量、位置和角度,骨和鋼板的間距。而骨皮質(zhì)的厚度和骨松質(zhì)密度,是采用堅(jiān)強(qiáng)固定還是采用彈性固定等其他因素都會(huì)影響骨和內(nèi)固定的穩(wěn)定性。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)檢測(cè)在扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中螺釘數(shù)量不同對(duì)骨與鋼板螺釘結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響,獲得相關(guān)的客觀的力學(xué)數(shù)據(jù),為外科醫(yī)生選擇足夠剛度的內(nèi)固定提供參考。1材料和方法1本段鋼板的組成栗木樹樹干,年齡均為13年的栗木樹樹干剝離樹皮,用生理鹽水浸泡,室溫下密封保存。每段樹干(長(zhǎng)300mm)平均分成兩段,共30個(gè)樣本。鋼板,鋼板均為長(zhǎng)180mm,寬20mm,厚4mm的醫(yī)用不銹鋼動(dòng)力加壓十二孔鋼板30塊。螺釘,螺釘直徑均為4.5mm,長(zhǎng)30cm的皮質(zhì)骨螺釘180個(gè)。2全功能有效穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)機(jī)醫(yī)用電動(dòng)鉆,攻絲,螺絲刀,導(dǎo)鉆一套。SX-948型數(shù)字測(cè)試儀一臺(tái),BNJ-1000型全功能有效力矩實(shí)驗(yàn)機(jī)一臺(tái)(上海龍華測(cè)試儀器廠),TS3861靜態(tài)電子應(yīng)變儀一臺(tái)(揚(yáng)州泰司電子有限公司),BF120-3AA型電阻應(yīng)變計(jì)180片(上海應(yīng)變計(jì)廠)。3模擬橫斷骨折板栗木條固定(1)每個(gè)樣本加工成直徑為24cm,長(zhǎng)度為300mm,弧度與動(dòng)力加壓鋼板弧度相同的同心圓木條。每個(gè)樣本兩端加工成邊長(zhǎng)為20mm的正方體,供扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)夾具固定。30根栗木條隨機(jī)分成A、B、C、D、E5組作為實(shí)驗(yàn)載體,每組6根,A組固定1-6,B組固定1-2-6,C組固定1-2-3-6,D組固定1-2-3-4-6,E組固定1-2-3-4-5-6。每個(gè)樣本從中點(diǎn)用C620加工機(jī)床加工模擬橫斷骨折;(2)用臺(tái)鉗固定好模擬橫斷骨折的栗木條,采用AO操作技術(shù)按課題設(shè)計(jì)將十二孔動(dòng)力加壓不銹鋼鋼板,螺釘固定栗木條。固定時(shí)避免加壓破壞栗木條;(3)在每個(gè)樣本鋼板中間,螺釘孔位置3和4中間,5和6表面分別粘貼應(yīng)變計(jì),用導(dǎo)線連接到電子應(yīng)變儀上。4扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)力應(yīng)變對(duì)應(yīng)力的影響用夾具固定栗木條正方體兩端,在全功能有效力矩實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn),設(shè)定為固定的相同的扭轉(zhuǎn)力臂(230mm)和相同的扭轉(zhuǎn)速度(1Nm/deg)。在每加載扭轉(zhuǎn)0.714°時(shí)分別記錄應(yīng)變計(jì)感應(yīng)的數(shù)據(jù)。加載到7.14°時(shí)停止扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。5組間應(yīng)變變化比較采用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析,將各組之間的應(yīng)變數(shù)據(jù)用單因素方差分析(One-wayAnalysisofVariance),并進(jìn)行組間(LSD-t)比較各組之間應(yīng)變改變是否有差異,統(tǒng)計(jì)顯著性定義取P<0.05。2鋼板中央應(yīng)變與dg當(dāng)扭轉(zhuǎn)速度為1Nm/deg,各組內(nèi)樣本每增加扭轉(zhuǎn)角度0.714°時(shí),鋼板中央應(yīng)變無(wú)顯著差異(P>0.05);各組內(nèi)樣本每增加扭轉(zhuǎn)角度超過(guò)0.714°時(shí)(即增加1.428°,2.142°等),在鋼板中央應(yīng)變有顯著差異(P<0.05)。當(dāng)扭轉(zhuǎn)速度為1Nm/deg,各組之間樣本在各扭轉(zhuǎn)角度的鋼板中央應(yīng)變有顯著差異(P<0.05)。在7.14°內(nèi),A,B,C,D,E各組樣本鋼板中央應(yīng)變有顯著差異(P<0.05)。在2.142°內(nèi),B組鋼板應(yīng)變最低,E組鋼板應(yīng)變最高,鋼板中央的應(yīng)變與扭轉(zhuǎn)角度成正相關(guān)。根據(jù)抗扭剛度(GJP)=MnL(最大扭矩×試件長(zhǎng)度)/∮(扭轉(zhuǎn)角),作者選擇2.142°為鋼板螺釘內(nèi)固定結(jié)構(gòu)極限角度。在2.142°內(nèi),各組內(nèi)樣本鋼板中央剛度無(wú)顯著差異(P>0.05);在2.142°內(nèi),各組之間樣本鋼板中央剛度除A組和E組之間有顯著差異(P<0.05),A組和D組之間有顯著差異(P<0.05),其余各組之間無(wú)顯著差異(P>0.05)。在5組樣本中,A組樣本的平均剛度最小,為0.329GJP;E組樣本的平均剛度最大,為0.452GJP。3討論3.1減輕骨折周圍水腫損傷和暴露骨折塊80年代由GeorgeJ等提出的“間接復(fù)位”就是采用手法復(fù)位,牽引等手段,盡可能少的減輕骨折周圍軟組織損傷和暴露需復(fù)位的骨折塊。除了關(guān)節(jié)內(nèi)骨折為了恢復(fù)最好的關(guān)節(jié)功能而需要解剖復(fù)位外,在許多情況下其它部位的骨折即不需要絕對(duì)準(zhǔn)確的復(fù)位也不需要絕對(duì)穩(wěn)定的固定,這個(gè)理論被公認(rèn)為“生物固定”。3.2試驗(yàn)組和對(duì)照組的鋼板抗扭力試驗(yàn)JohnR等研究表明鋼板上部分螺釘孔不固定螺釘與鋼板上全部螺釘孔都固定螺釘?shù)膬?nèi)固定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性沒(méi)有顯著性差異。其中TornkvistTH等用DCP鋼板和4.5mm皮質(zhì)骨螺釘固定于聚甲酸乙酯(polyurethanefoam)模型上抗扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中證明抗扭轉(zhuǎn)力與螺釘間距離無(wú)關(guān),而與螺釘數(shù)量有關(guān)。JohnR等報(bào)道采用十孔DCP鋼板和馬的第三掌骨(尸骨),以不同類型的螺釘省略方式進(jìn)行四點(diǎn)折彎和抗扭轉(zhuǎn)試驗(yàn),推斷對(duì)于給定的內(nèi)固定結(jié)構(gòu),某種螺釘省略的類型符合生物固定。在一塊鋼板上省略40%的螺釘數(shù)量,對(duì)內(nèi)固定的剛度沒(méi)有明顯的影響。這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相符。ThomasE等對(duì)“三種不同骨折模型中螺釘位置不同對(duì)鋼板應(yīng)變的影響”研究發(fā)現(xiàn),在所有樣本中鋼板最大應(yīng)變發(fā)生在中央螺孔處,并且沿鋼板長(zhǎng)軸向遠(yuǎn)端迅速降低。這也與本實(shí)驗(yàn)應(yīng)變集中在鋼板中央結(jié)果相同。ElmaraghyAW等采用14付成熟狗的橈骨和6,8,10孔鋼板分完整骨組(對(duì)照組)和橫斷截骨組(試驗(yàn)組)進(jìn)行抗彎抗扭試驗(yàn),最終得出結(jié)論:三種類型鋼板的試驗(yàn)組抗彎曲強(qiáng)度大于對(duì)照組抗彎曲強(qiáng)度。在十孔鋼板中,試驗(yàn)組的抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度僅僅剛好達(dá)到對(duì)照組抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。3.3鋼板螺釘內(nèi)固定結(jié)構(gòu)的組成EimaraghyAW等發(fā)現(xiàn)相同長(zhǎng)度的鋼板,如果固定鋼板末端的螺釘能明顯增加抗扭轉(zhuǎn)剛度。所以本實(shí)驗(yàn)采用固定最末端兩個(gè)位置的螺釘孔來(lái)固定鋼板長(zhǎng)度,以排除鋼板長(zhǎng)度對(duì)內(nèi)固定穩(wěn)定性的影響。所謂工作長(zhǎng)度是骨折的內(nèi)固定中靠近骨折端最近兩個(gè)固定螺釘之間的距離,工作長(zhǎng)度主要影響軸向剛度和抗扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。當(dāng)鋼板螺釘內(nèi)固定系統(tǒng)在負(fù)荷作用下,鋼板的偏離度與工作長(zhǎng)度的四次方成正比例。ChealsEJ等指出最大得應(yīng)力集中在靠骨折端最近的螺釘上,因此骨折端最近兩個(gè)螺釘?shù)奈恢煤苤匾?。所以本?shí)驗(yàn)研究都是固定骨折端最近的兩個(gè)螺釘,通過(guò)解剖復(fù)位和骨