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背景和目的:髋臼作为人体内最重要的臼杵关节之一,因为其独特的解剖学、生物力学特点及复杂的生理功能而受到重视。髋臼骨折大多是高能量损伤,常伴脱位,以后脱位为主。随着现代工业的快速发展,它的发病率也在随之增高,其中横行骨折约占髋臼骨折42%。髋臼横行骨折一般涉及髋臼的前后柱,而诊断复位和内固定物选择都较困难,而骨折的粉碎和移位程度,负重区的损伤程度及骨折的复位质量是获得远期疗效的根本因素。随着科技的进步,材料的更新,临床的内固定物也得到了迅速的发展,这些条件给髋臼横行骨折的治疗提供了更多的选择余地。目前手术已成为移位髋臼横行骨折治疗的金标准,同时老年患者常伴有骨质疏松,因此对该类骨折内固定治疗效果较差,固定失败和其他内置物相关并发症的发生率也较高。本研究是介绍一种新设计的适用于治疗不同类型髋臼骨折的新型髋臼解剖锁定钢板,它的最主要设计理念是通过CT数据在MIMICS中三维重建获得符合国人的3D模型,使得钢板设计从螺钉角度到解剖力学都更贴附髋臼,并避免螺钉进入髋臼。本实验的目的在于通过与目前临床上常用的重建钢板,锁定钢板进行生物力学对比测试,评价其在横行骨折治疗中的生物力学稳定性,为进一步的临床应用提供参考和依据。 方法:订购12支第四代SAWBONES人工合成半骨盆(3405#)。通过MIMICE10.0、3-MATIC软件和三D打印技术制作的解剖型精确截骨模板,用带锯床进行精确截骨,制备髋臼横行骨折模型,骨折线为从坐骨大切迹上缘经髋臼并过髋臼负重顶至髂耻隆起(最严重的经顶骨折)。将骨折模型随机分为A组(解剖锁定钢板组)、B组(锁定钢板组)和C组(重建钢板组)。然后进行生物力学测试。将固定好的每只半骨盆置于生物力学测试机,模拟人正常站立时股骨头应力方向,使得模拟金属股骨头垂直作用于模型骨,按照分组进行相应力学测试。由力学测试机实施记录位移和载荷值,计算1000-2100N范围内的载荷-位移曲线斜率作为轴向压缩刚度。骨折裂缝位移超过2MM时对应的负荷值为失效载荷。在各个骨块上做标记点,测试过程中应用单反相机进行高分辨率动态图像采集,通过PHOTOSHOP软件图片测量功能测各个骨折块角度变化。用SPSS22.0统计软件对结果数据进行独立样本T检验分析,P<0.05认为差异有统计学意义。 结果:实验数据显示①刚度,解剖锁定组(873.58±281.54N/MM),锁定组(935.80±170.40N/MM)和非锁定组(497.71±182.87N/MM),单因素方差分析得到前两者P=0.695无统计学差异,而与非锁定组比较P=0.037和P=0.019,有明显统计学差异;②最大负荷,解剖锁定组(2790.97±204.59N),锁定组(2885.38±146.73N)和非锁定组(1864.10±196.54N),解剖锁定和锁定组P=0.487,无统计学差异,而解剖锁定和非锁定组比较P=0,两者有显著统计学差异,锁定组和非锁定组比较P=0,两者有明显统计学差异;③失效载荷分别为解剖锁定组1539.15±669.09N,锁定组1189.21±571.02N,非锁定组1065.70±349.01N。④在1.5倍体重和3倍体重时骨折位移和张开角度解剖锁定组均比锁定组和非锁定组小。 结论:实验结果说明,解剖锁定组在刚度,最大负荷,失效载荷以及骨折位移等方面固定效果和稳定性部分和锁定板类似,在载荷2200N时张开角度比锁定组小,解剖组和锁定组都比非锁定组效果更好。