螺釘數量對骨與鋼板螺釘結構穩定性的影響

考慮到內部固定的許多因素，內固定的許多因素都對內部固定產生了影響。它主要包括;鋼板的長度、寬度、厚度和工作長度,螺釘的數量、位置和角度,骨和鋼板的間距。而骨皮質的厚度和骨松質密度,是采用堅強固定還是采用彈性固定等其他因素都會影響骨和內固定的穩定性。本實驗通過檢測在扭轉實驗中螺釘數量不同對骨與鋼板螺釘結構穩定性的影響,獲得相關的客觀的力學數據,為外科醫生選擇足夠剛度的內固定提供參考。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300mm)平均分成兩段,共30個樣本。鋼板,鋼板均為長180mm,寬20mm,厚4mm的醫用不銹鋼動力加壓十二孔鋼板30塊。螺釘,螺釘直徑均為4.5mm,長30cm的皮質骨螺釘180個。2全功能有效穩定性實驗機醫用電動鉆,攻絲,螺絲刀,導鉆一套。SX-948型數字測試儀一臺,BNJ-1000型全功能有效力矩實驗機一臺(上海龍華測試儀器廠),TS3861靜態電子應變儀一臺(揚州泰司電子有限公司),BF120-3AA型電阻應變計180片(上海應變計廠)。3模擬橫斷骨折板栗木條固定(1)每個樣本加工成直徑為24cm,長度為300mm,弧度與動力加壓鋼板弧度相同的同心圓木條。每個樣本兩端加工成邊長為20mm的正方體,供扭轉實驗時夾具固定。30根栗木條隨機分成A、B、C、D、E5組作為實驗載體,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。每個樣本從中點用C620加工機床加工模擬橫斷骨折;(2)用臺鉗固定好模擬橫斷骨折的栗木條,采用AO操作技術按課題設計將十二孔動力加壓不銹鋼鋼板,螺釘固定栗木條。固定時避免加壓破壞栗木條;(3)在每個樣本鋼板中間,螺釘孔位置3和4中間,5和6表面分別粘貼應變計,用導線連接到電子應變儀上。4扭轉實驗和應力應變對應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驗機上進行扭轉實驗,設定為固定的相同的扭轉力臂(230mm)和相同的扭轉速度(1Nm/deg)。在每加載扭轉0.714°時分別記錄應變計感應的數據。加載到7.14°時停止扭轉實驗。5組間應變變化比較采用SPSS11.5統計軟件進行分析,將各組之間的應變數據用單因素方差分析(One-wayAnalysisofVariance),并進行組間(LSD-t)比較各組之間應變改變是否有差異,統計顯著性定義取P<0.05。2鋼板中央應變與dg當扭轉速度為1Nm/deg,各組內樣本每增加扭轉角度0.714°時,鋼板中央應變無顯著差異(P>0.05);各組內樣本每增加扭轉角度超過0.714°時(即增加1.428°,2.142°等),在鋼板中央應變有顯著差異(P<0.05)。當扭轉速度為1Nm/deg,各組之間樣本在各扭轉角度的鋼板中央應變有顯著差異(P<0.05)。在7.14°內,A,B,C,D,E各組樣本鋼板中央應變有顯著差異(P<0.05)。在2.142°內,B組鋼板應變最低,E組鋼板應變最高,鋼板中央的應變與扭轉角度成正相關。根據抗扭剛度(GJP)=MnL(最大扭矩×試件長度)/∮(扭轉角),作者選擇2.142°為鋼板螺釘內固定結構極限角度。在2.142°內,各組內樣本鋼板中央剛度無顯著差異(P>0.05);在2.142°內,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“間接復位”就是采用手法復位,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位的骨折塊。除了關節內骨折為了恢復最好的關節功能而需要解剖復位外,在許多情況下其它部位的骨折即不需要絕對準確的復位也不需要絕對穩定的固定,這個理論被公認為“生物固定”。3.2試驗組和對照組的鋼板抗扭力試驗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的內固定結構的穩定性沒有顯著性差異。其中TornkvistTH等用DCP鋼板和4.5mm皮質骨螺釘固定于聚甲酸乙酯(polyurethanefoam)模型上抗扭轉實驗中證明抗扭轉力與螺釘間距離無關,而與螺釘數量有關。JohnR等報道采用十孔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行四點折彎和抗扭轉試驗,推斷對于給定的內固定結構,某種螺釘省略的類型符合生物固定。在一塊鋼板上省略40%的螺釘數量,對內固定的剛度沒有明顯的影響。這與本實驗結果基本相符。ThomasE等對“三種不同骨折模型中螺釘位置不同對鋼板應變的影響”研究發現,在所有樣本中鋼板最大應變發生在中央螺孔處,并且沿鋼板長軸向遠端迅速降低。這也與本實驗應變集中在鋼板中央結果相同。ElmaraghyAW等采用14付成熟狗的橈骨和6,8,10孔鋼板分完整骨組(對照組)和橫斷截骨組(試驗組)進行抗彎抗扭試驗,最終得出結論:三種類型鋼板的試驗組抗彎曲強度大于對照組抗彎曲強度。在十孔鋼板中,試驗組的抗扭轉強度僅僅剛好達到對照組抗扭轉強度。3.3鋼板螺釘內固定結構的組成EimaraghyAW等發現相同長度的鋼板,如果固定鋼板末端的螺釘能明顯增加抗扭轉剛度。所以本實驗采用固定最末端兩個位置的螺釘孔來固定鋼板長度,以排除鋼板長度對內固定穩定性的影響。所謂工作長度是骨折的內固定中靠近骨折端最近兩個固定螺釘之間的距離,工作長度主要影響軸向剛度和抗扭轉穩定性。當鋼板螺釘內固定系統在負荷作用下,鋼板的偏離度與工作長度的四次方成正比例。ChealsEJ等指出最大得應力集中在靠骨折端最近的螺釘上,因此骨折端最近兩個螺釘的位置很重要。所以本實驗研究都是固定骨折端最近的兩個螺釘,通過解剖復位和骨