新型胫骨动力加压交锁髓内钉治疗不稳定骨折的力学性能分析

　　2 结 果

　　2.1 轴向压缩试验

　　髓内钉对照组由于采用静力性固定，其在不稳定骨折情况下表现出了良好的抗短缩能力，新型髓内钉组抗轴向压缩能力优于钢板对照组，钢板对照组对不稳定骨折的抗轴向压缩能力最差(表1)。 表1 不同方式固定后胫骨干载荷-位移变化(略)

　　2.2 三点弯曲试验

　　通过对实验过程的观察和对测试结果的分析可见，桡度均随着载荷的增加而增大，加载的初期，桡度的发生主要于钉骨之间的间隙有关。新型髓内钉组的抗侧弯性能较髓内钉对照组优良，钢板对照组测试结果最优。采用髓内钉固定的新型髓内钉组和髓内钉对照组，由于骨髓腔呈矢状径长的椭圆形，故而钉骨之间的间隙在矢状位和冠状位不等，导致内→外弯曲与前→后弯曲抗弯性能出现差异(表2、表3)。表2 不同方式固定后胫骨干弯矩-桡度变化(略)表3 不同方式固定后胫骨干弯矩-桡度变化(略)

　　2.3 扭转试验

　　从实验结果可以看出，由于骨折稳定性下降，各组抗扭转性能均有不同程度下降，加压钢板对照组的抗扭转性能最好，新型髓内钉组居中，髓内钉对照组又次之。说明在髓内钉与髓腔匹配性下降情况下，在不稳定骨折治疗中采用静力性固定并不能提高抗扭转稳定性。力学测试结果见表4。表4 不同方式固定后胫骨干扭矩-扭角/扭转刚度情况(略)

　　3 讨 论

　　3.1 髓内钉设计的目标

　　具备动力加压性能同时不增加骨折段的旋转或发生短缩的潜在危险是目前髓内钉设计的目标。目前国际上常用的髓内钉有两种，一种是以Grosse-Kempf为代表的第一代交锁髓内钉及对其进行改型设计后的第二代交锁髓内钉，简称G-K钉;另一种是以Brooker-Wills为代表，其钉的远端由槽中伸展出几个凸出物，起动态交锁及抗旋转作用，简称B-W钉。国内大多应用的为其仿制品，并主要为G-K钉[2]。这种钉主要依据欧美人股骨、胫骨形态而设计，G-K钉是一种静态交锁，易产生应力遮挡导致骨折延迟愈合或不愈合可能，负重后应力集中导致断钉可能，另一个束缚髓内钉广泛应用的原因是远端交锁螺钉安装困难[3]。B-W钉属于动力型髓内钉，其缺点是抗旋转能力差、退钉、需多次手术等[4-5]。目前国内外应用的交锁髓内钉主要是静力型交锁髓内钉，其主要弊端表现为高应力遮挡和断钉风险，将静力型固定动力化是目前促进骨折愈合、解决应力遮挡问题的主要方法，静力型固定转化为动力型固定时需要同时手术取出远端的两枚交锁螺钉，其不但增加患者痛苦，而且有骨折再次出现旋转或短缩的潜在风险。这也是对于胫骨不稳定骨折如粉碎性骨折，不宜采用动力固定的原因所在。现阶段的设计目标应是方便交锁且具备动力加压性能，同时要求不增加骨折段的旋转或短缩发生的潜在危险。

　　本研究发现，在不稳定骨折条件下，同为接近骨骼生物力线的髓内钉内固定，髓内钉对照组由于采用了静力性固定，表现出了较强的抗轴向压缩性能，但由于与髓腔的匹配性不如新型髓内钉组髓内钉好，其抗侧弯及抗旋转性能在不稳定骨折治疗中并未因其静力性固定而得到加强。其较高的应力遮挡不但增加了断钉的风险，更使有益于刺激骨愈合的轴向压应力传导很少通过骨折断端，容易导致骨折延迟愈合，往往需要在固定过程中通过手术转变为动力性固定。新型髓内钉优良的抗侧弯及抗旋转性能能够减少或避免弯曲或旋转等有害应力对骨折愈合的干扰，其动力加压功能能增加有利于骨折愈合的应力传导，对骨折愈合极为有利。新型髓内钉结构上的特殊设计，不但使远端交锁更加准确、方便，也使其适用于胫骨的多段骨折。动力加压过程中锁钉对主钉滑动的适当限制既能防止短缩的发生，也能避免髓内钉退出或进入关节。力学研究发现，与新型髓内钉相配套的新型交锁螺钉更能有效提高交锁螺钉的力学性能，减少与交锁螺钉相关的术后并发症[6]。因此，新型髓内钉的设计符合髓内钉的发展方向，力学性能优良，符合生物力学和生物学标准，呈弹性、动态固定，且应力遮挡效应低，可满足胫骨不稳定骨折的治疗要求。

　　3.2 加压钢板用于不稳定骨折内固定的生物力学性能分析

　　加压钢板螺钉内固定是AO理论的产物,是治疗不稳定骨折的常用方法。其与髓内钉固定不同，髓内钉处于骨干的力学中心，在冠状面和矢状面上同时具有与骨干相同的力学行为[7]，而加压钢板属于偏心固定，其仅与骨干在一个方向上表现出相同的力学行为。从本研究的力学分析可以看出，虽然其表现出了较好的抗侧弯和抗旋转性能，但其较大的应力遮挡效应和较差的抗轴向压缩性能已成为其应用于不稳定骨折的致

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