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

发布时间：2018-10-16 18:30

【摘要】：目的:Ilizarov环形外固定架于上个世纪被伊利扎诺夫教授发明,在那之后全世界各个国家出现了许多在此领域的学者,在学习与应用Ilizarov环形外固定支架的同时进行了大量的生物力学方面的研究,并且对它进行不断地进行改良。如何优化Ilizarov外固定整体的框架结构、如何通过改进来增加外固定器的稳定性,结合原有Ilizarov外固定技术的基础上发展和更新,更好地在肢体重建与修复及治疗新鲜骨折等领域发挥作用,一直都是学者们追求的目标。本实验就是应用生物力学实验的方法,比较孔洞型螺栓,沟槽型螺栓,孔洞型螺栓+垫片,沟槽型螺栓+垫片,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。方法:选14根PE棒代替人胫骨,随机分为七组,用英文字母顺序标记为A-G组。实验用的外固定架组合配件均为同等材质,避免一切外部因素对实验结果的干扰。所有组模型均采用Ilizarov外固定架固定,A、B、C、D四组分别使用孔洞型螺栓,沟槽型螺栓,孔洞型螺栓+垫片,沟槽型螺栓+垫片组合的四种夹针螺栓固定穿骨针,E、F、G三组使用同种螺栓10Nm、13 Nm、16 Nm的扭矩下固定。组合配件组装完毕后,用特制工具制作胫骨AO A3型骨折模型。使用能给予轴向压缩负荷的电子实验机上进行加载实验,给予不同模型以选定的垂直轴向负荷力的作用,测试观察在不同轴向应力作用下断端的移位程度;加载完毕后将橄榄针重新更换并组装,将模型在扭转机器上进行抗扭转试验,测定观察三个不同扭矩下断端的相对扭转角度。最后把用记录仪器得到的实验数据,用SPSS22.0分析软件进行统计学的处理,运用方差分析进行实验组间比较。对比四种夹针螺栓固定橄榄针时对Ilizarov外固定装置在生物力学性能方面的不同。结果:1、轴向压缩实验中,给予600N、800N、1000N的垂直载荷下,A组的骨折断端位移分别为2.234±0.144mm、4.076±0.184mm、4.882±1.189mm;B组为2.134±0.134mm、3.876±0.164mm、4.582±1.169mm;C组1.615±0.028 mm、3.588±0.073 mm、4.292±0.106 mm;D组1.315±0.048mm、3.376±0.154mm、4.182±1.179mm。使用方差分析进行数据统计学分析,B组在不同轴向载荷下断端位移变化值均较A组小,且两者比较有差异,即p0.05。说明B组优于A组;D组在不同轴向载荷下断端位移变化值均较C组小,且两者比较有差异,即p0.05,说明D组优于C组;C组在不同轴向载荷下断端位移变化值均较A组小,且两者比较有差异(p0.05),说明C组优于A组。其中D组在抗轴向载荷能力方面最优。在用II型夹针螺栓分别在10Nm、13 Nm、16 Nm的扭矩下固定后,在600N、800N、1000N的垂直载荷下,E组的骨折断端位移分别为2.245±0.146mm、4.079±0.186mm、4.883±1.190mm;F组骨折断端位移分别为1.635±0.038mm、3.579±0.085mm、4.294±1.109 mm;G组2.126±0.135mm、3.877±0.176mm、4.583±1.168mm。使用用方差分析进行数据分析,在不同轴向载荷下断端位移变化、F组均较E组小,且两者比较有差异(p0.05)。说明F组优于E组。在不同轴向载荷下断端位移变化、F组均较G组小,且两者比较有差异(p0.05),说明F组优于G组。G组在不同轴向载荷下断端位移变化值均较E组小,且两者比较有差异(p0.05),说明G组优于E组。其中F组在抗轴向载荷能力方面最优。2、扭转实验中,在5Nm、10Nm、15Nm的扭矩下,A组的骨折断端相对角度变化分别为3.795±0.114°、6.111±0.110°、11.654±0.079°;B组的骨折断端角度变化分别为3.545±0.194°、5.550±0.162°、10.584±0.170°;C组的骨折断端角度变化分别为3.144±0.185°、5.150±0.133°、10.284±0.127°;D组的骨折断端角度变化分别为3.013±0.173°、5.013±0.101°、10.023±0.021°。采用方差分析进行数据统计学分析,不同扭矩下断端相对角度变化值D组都较C组小,且两者比较有差异(p0.05),说明在对抗扭转型变方面D组较C组好。B组在不同扭矩下断端角度变化值均较A组小,且两者比较有差异(p0.05),说明B组较A组优。C组在不同扭矩下断端角度变化值均较A组小,且两者比较有差异(p0.05),说明C组较A组优。其中D组在抗扭转能力方面最优。在用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,E组的骨折断端角度变化分别为3.792±0.112°、6.112±0.108°、11.654±0.084°;F组的骨折断端角度变化分别为3.533±0.192°、5.545±0.160°、10.572±0.158°;G组的骨折断端角度变化分别为3.646±0.165°、5.834±0.135°、11.112±0.128°。采用方差分析统计学分析,F组在不同扭矩下断端角度变化值均较E组小,且两者比较有差异(p0.05),说明F组较E组具有较好的抗扭转能力;F组在不同扭矩下断端角度变化值均较G组小,且两者比较有差异(p0.05),说明F组较G组具有较好的抗扭转能力;G组在不同扭矩下断端角度变化值均较E组小,且两者比较有差异(p0.05),说明G组较E组具有较好的抗扭转能力。其中F组在抗扭转能力方面最优。结论:1、在抗轴向压缩方面,D组夹针螺栓固定的外固定架的轴向刚度性能较其他组Ilizarov环形外固定架更强;在相同夹针螺栓固定、不同扭矩固定螺栓的情况下,其中F组在抗轴向载荷能力方面最优。2、在抗扭转方面,D组夹针螺栓固定的外固定架较其他组有着Ilizarov环形外固定架有更强的抗扭转性能。相同夹针螺栓固定、不同扭矩固定螺栓的情况下,F组在抗扭转负荷能力方面最优。
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【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R687.3

【参考文献】

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本文编号：2275256