1、不同夹针螺栓固定对Ilizarov外固定支架稳定性影响的生物力学研究 答辩人姓名：名字指导老师：名字 教授专业名称：骨外科Biomechanical study of different needle clamping bolt for the Ilizarov external fixation stability 目录CONTENTS研究背景PART 1研究方法PART 3研究结果及分析PART 4研究目的PART 2结论PART 5实验不足PART 6致谢PART 7 上个世纪八九十年代就有学者对Ilizarov环形外固定架的力学性能进行诸多方面的研究，分析固定装置的力学性能。但是对于I
2、lizarov环形固定器装置中固定穿骨针夹紧装置的力学研究较少。对于使用不同类型夹针螺栓对钢丝固定后，外固定的生物力学性能影响的研究比较少。研究背景PART 1广泛应用于矫形及创伤骨科的临床活动当中。尤其在胫骨开放性骨折的治疗中发挥了其不可替代的作用。Ilizarov环形外固定支架系统构型灵活手术时间短术中出血少 研究目的PART 2通过改进来增加外固定器的稳定性，本实验应用生物力学实验的方法，比较这四种夹针螺栓固定橄榄针对Ilizarov环形外固定系统的生物力学性能的影响。优化Ilizarov外固定整体的框架结构 研究方法PART 3统计学方法实验材料和工具实验主要仪器实验步骤研究方法技术路
3、线实验分组 生物力学实验数据分析Technology RoadmapResearch Method选14根PE棒代替人胫骨随机分为七组标记为A-G组所有组模型均采用 Ilizarov外固定架固定用特制工具制作胫骨AO A3型骨折模型。组合配件组装完毕后，进行垂直轴向负荷实验及扭转实验以及加载轴向负荷后，对骨折模型断端发生的轴向位移及角度位移的变化进行记录和分析。研究方法PART 3ABCDEFG同种螺栓10Nm、13 Nm、16 Nm的扭矩下固定组别预张力（N）夹针螺栓固定扭矩（Nm）A组900I型16B组900II型16C组900III型16D组900IV型16E组900II型10F组900
4、II型13G组900II型16四种夹针螺栓固定穿骨针 研究方法PART 3实验材料和工具孔洞型螺栓（I型）沟槽型螺栓（II型）孔洞型螺栓+垫片（III型）沟槽型螺栓+垫片（IV型）不锈钢外固定环聚乙烯塑料棒橄榄针螺纹杆螺母动力拉张器扭力扳手普通10号扳手电钻仪器名称型号扭转实验机 EX-1890 电子万能实验仪 INSTRON-5982 照片采集设备 nikong D700 实验主要仪器 根据国际组织AO/ASIF分类的标准制作,将两根PE棒间距20mm安装，且胫骨机械轴线与骨折线之间呈90度夹角。研究方法PART 3ABCDEFG同种螺栓不同扭矩固定四种夹针螺栓固定橄榄针标本分组选取14根P
5、E棒作为胫骨骨折的模型，A-G，一共七组。随机选取2根为一组，所有组模型均采用 Ilizarov外固定架固定。骨折模型制备 研究方法PART 3组装 Ilizarov 环形外固定支架在距离骨折较近的固定环之间使用长度相等的3根带螺纹长杆，在两端的固定环之间加上3根带螺纹的短杆连接，组装完毕后构成四环结构，所有固定环平行，内侧两环距骨折线为4cm,外侧两环的间距为10mm。将组装好的外固定架放置在PE棒上，近端环距胫骨近端40mm。将组装好的外固定架放置在PE棒上，近端环距胫骨近端40mm。观察使胫骨位于环的中心部位，用电钻分别将2枚橄榄针在紧贴四个环的平面分别穿入，两枚橄榄针夹角为直角,穿针垂
6、直于胫骨机械轴。固定橄榄针的一端，使用拉张器给予牵张力量900N，使用选好的夹针螺栓固定在各环上。橄榄针固定123组装模型 研究方法PART 3组别预张力（N）夹针螺栓固定扭矩（Nm）A组900I型16B组900II型16C组900III型16D组900IV型16E组900II型10F组900II型13G组900II型16 表 1不同实验组的实验配置Table 1 experimental configurations of different experimental groupsIlizarov环形外固定架固定模型 11各实验组进行垂直轴向加载力学实验，连接好实验设备后首先预加载至600N
7、,一共卸载三次，以避免蠕变等因素对实验结果的影响。将仪器调回原位后开始以每分钟2mm的速度轴向加压采用一致方向、力的作用大小相等在仪器上设置1000N为最大载荷用传感装置连接计算机，特定软件记录胫骨分别在600N、800N、1000N三个选定的不同大小的载荷下的骨折模型断端位移变化数值每组标本重复三次实验，取平均值轴向负荷实验研究方法PART 3实验程序 将骨折模型水平放置在机器上进行加载，包埋的胫骨两头放置在卡槽内，确保固定牢固。胫骨近端为进行扭转活动一端，远端为固定位置的一侧，以逆时针方向开始扭转。用电脑设置的最大扭矩为15Nm,旋转速度为每分钟4度。5Nm、l0Nm、15Nm扭矩下断端角
8、度变化，各实验组运用电子扭转实验机上进行扭转力学实验，传感器连接专用的计算机，记录胫骨断端不同扭矩下扭转角度的大小。研究方法PART 3扭转负荷实验实验方法固定牢固逆时针方向每分钟4度扭转力学实验 不同垂直载荷下骨折断端位移变化值（XS,mm）研究结果及分析PART 4根据各组骨折断端位移的变化，绘制不同轴向负荷下的骨折断端位移柱形图，比较各组的区别。采用方差分析Analysis of Variance ANOVA进行数据分析分组600N800N1000NA组2.2340.1444.0760.1844.8821.189B组2.1340.1343.8760.1644.5821.169C组1.61
9、50.0283.5880.0734.2920.106D组1.3150.0483.3760.1544.1821.179 分组600N800N1000NE组2.2450.1464.0790.1864.8831.190F组1.6350.0383.5790.0854.2941.109G组2.1260.1353.8770.1764.5831.168不同扭矩下断端的扭转角度（X S,)研究结果及分析PART 4根据各组骨折断端位移的变化，绘制不同轴向负荷下骨折断端扭转角度柱形图，比较各组的区别。采用方差分析Analysis of Variance ANOVA进行数据分析 分组5Nm10Nm15NmA组3.
10、7950.1136.1110.10711.6540.086B组3.5450.1945.5500.16210.5840.170C组3.1440.1855.1500.13310.2840.127D组3.0130.1735.0130.10110.0230.021不同扭矩下断端的扭转角度（X S,)研究结果及分析PART 4根据各组骨折断端位移的变化，绘制不同扭转负荷下的骨折断端扭转角度的柱形图，比较各组的区别。采用方差分析Analysis of Variance ANOVA进行数据分析 分组5Nm10Nm15NmE组3.792+0.1126.1120.10811.6540.084F组3.5330.1
11、925.5450.16010.5720.158G组3.6460.1655.8340.13511.1120.128不同扭矩下断端的扭转角度（X S,)研究结果及分析PART 4根据各组骨折断端位移的变化，绘制不同轴向负荷下骨折断端扭转角度柱形图，比较各组的区别。采用方差分析Analysis of Variance ANOVA进行数据分析 结论PART 5D组夹针螺栓固定的外固定架较A、B、C组有着Ilizarov环形外固定架有更强的抗扭转性能。II型夹针螺栓分别在10Nm、13 Nm、16 Nm的扭矩下固定后，在5Nm、10Nm、15Nm的扭矩下。F组在抗扭转能力方面最优。抗扭转方面使用D组夹针
12、螺栓固定的外固定架比其他组的夹针螺栓固定对于Ilizarov环形外固定架轴向刚度性能更好不同扭矩固定下的II型夹针螺栓固定装置进行的E、F、G组实验证实，相同的螺栓固定，在10Nm、13Nm、16Nm的固定扭矩情况下，F组优于E、G组。抗轴向压缩方面 本实验中的外固定系统结构与临床治疗使用的构型相比还是简单的仅使用了八枚橄榄针和四平面的固定环，而且也没有使用半针，力学特性上与各种复杂的组合构造有差异。18实验不足PART 6本次实验选用聚乙烯材料PE棒代替胫骨制备骨折模型尽管其尺寸大小、力学的特点与人的胫骨相相似度较高，也比较实验生物力学的要求,但毕竟在抗压性以及抗扭性方面与人的尸体骨骼还存在某些区别不能完全代替人尸体骨 实验不足PART 6样本量较小数据统计分析存在一些偏差局限性测试单一仅进行了扭转机器和轴向负荷机器的加载测试故需大样本的数据分析和更完善的实验方案步骤的设计 u 首先感谢我的导师名字教授，在本次论文选题、设计、实验以及结果分析等环节给予我悉心指导，培养了我的医学科研能力以及在医学工作中精益求精的态度u 衷心感谢各位专家百忙之中参加我的学位论文评阅和论文答辩！u 感谢海河医院骨科的领导和同事们，感谢你们工作中的辛勤付出，让我能集中精力完成课题工作。u 感谢我的父母、妻子，感谢他们默默付出、生活中给我的包容、理解和支持！致谢 感谢聆听THANK YOU
