学术投稿

骨科生物力学的进展

关键词:生物力学, 骨科, 人工关节, 脊椎骨折
摘要:骨科生物力学是指应用生物力学的方法来解决骨科所遇到的问题,即将工程原理、特别是机械力学原理应用于临床医学.它让一些原本束手无策的问题得以解决,如人工关节置换术的发明与临床应用减轻了退行性关节炎患者的痛苦.本次骨科生物力学重点刊共收录了大陆7篇及台湾3篇相关研究论文,内容涵盖了人工关节、骨折固定、足部、脊椎、手术方法、骨组织等,性质从临床应用到基础研究,运用了材料试验机测试或电脑模拟有限元分析等基本方法.使读者了解生物力学如何运用于骨科方面的研究,期望更多医生在临床中发现适合于骨科生物力学的研究题材.
中华创伤骨科杂志相关文献
  • 第五届骨盆与髋臼骨折诊疗新进展研讨会及高级讲习班在珠海成功举办

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 股骨生物力学特性的有限元分析

    目的对股骨的生物力学特性进行研究以指导临床工作.方法根据股骨的螺旋CT片,采用计算机辅助技术建立股骨的三维有限元模型,通过分别对模型施加350、700、1 400和2100 N的垂直载荷及行走载荷,观察股骨的应力分布,并对结果做出分析.结果在各种载荷下,股骨颈和股骨干各有一个应力集中部位.股骨颈的应力集中部位在小转子上方、稍偏股骨颈后方处,应力值分别为6.3、12.6、25.1、37.7和20.8 MPa;而股骨干以其内侧中下1/3交界处的应力大,应力值分别为7.3、14.5、29.0、43.5和31.3 MPa.结论股骨颈处的压力骨小梁和股骨距是主要的承重结构,内固定的放置应与压力骨小梁的方向一致,并紧贴股骨距;股骨干应力骨折好发于其中下1/3交界处,与此处应力集中有关.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 翼状解剖钢板治疗股骨远端粉碎性骨折的生物力学研究

    目的分析为股骨远端骨折专门设计的翼状解剖钢板生物力学的可靠性,探讨治疗股骨远端粉碎骨折的新方法.方法取10具新鲜成人股骨标本,按统一标准(AO/ASIF系统中33C3.3型骨折)用锯将股骨远端制成干骺端-关节严重粉碎骨折模型.随机选取5具用外侧支持钢板固定作为对照,另外5具用翼状解剖钢板固定,对试件上机分别进行压缩、旋转、三点弯曲的生物力学测试.结果翼状解剖钢板组生物力学性能明显比外侧支持钢板稳定(P<0.01).结论翼状解剖钢板固定股骨远端粉碎性骨折的稳定性高,有利于早期功能锻炼,并能防止晚期并发症的发生.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 《人工踝关节外科学》出版

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 儿童颈椎弯曲及拉伸的生物力学评价

    目的研究儿童颈椎在屈伸弯曲负载时的生物力学反应及在拉伸牵引负载时的反应与破坏阈值.方法从10具2~12岁未固定的儿童尸体上分离出具有完整韧带结构的头颈复合体,每个标本在T2进行包埋,在颈部施加纯力矩进行准静态的非破坏性屈伸弯曲测试.在屈伸弯曲测试后,每个标本进行拉伸预载,然后用MTS材料试验机施加拉伸牵引,进行一系列非破坏性的拉伸递进测试,直至标本破坏.结果颅~C2,C2~T2,颅~T2的平均扭转刚度分别为(0.718±0.068)N·m/deg,(0.071±0.018)N·m/deg和(0.041±O.007)N·m/deg.研究发现平均扭转刚度与儿童年龄无关.在破坏性拉伸测试中,平均拉伸力为(725.7±171.0)N及平均位移为(20.20±3.24)mm时标本被破坏.2~4岁组标本的平均大拉伸力[(594.5±142.5)N]与6~12岁组标本的平均大拉伸力[(867.8±70.5)N]相比差异有显著性意义(P<0.05).拉伸负载的平均线性刚度为(34.7±5.7)N/mm.儿童年龄对平均线性刚度无显著性影响.结论本研究提供了儿童颈椎在准静态弯曲及拉伸负载下的生物力学反应及耐受力的有价值信息,为儿童创伤的临床救治和防护研究提供了一个良好的理论基础.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 经椎弓根次全脊椎截骨加椎弓根螺钉内固定术治疗陈旧性胸腰椎骨折

    目的介绍经椎弓根次全脊椎截骨加椎弓根螺钉内固定术治疗陈旧性胸腰椎骨折的手术方法.方法2001年11月~2004年1月,我院共收治10例陈旧性胸腰椎骨折患者,均采用经椎弓根次全脊椎截骨加椎弓根螺钉内固定术治疗.结果所有患者随访11个月~3年.7例有下肢神经症状者均得到缓解,平均Frankel分级改善1级.2例诉腰背部劳累后稍有酸痛.所有患者术后3个月、1年X线片检查均未出现内植物松动、断裂,位置均良好,后突角度由术前的平均32°矫正到术后的15°,且在随访中无明显丢失,术后1年截骨界面完全融合.结论经椎弓根次全脊椎截骨加椎弓根螺钉内固定术可充分矫正脊柱后突畸形,稳定病变节段失稳脊柱,恢复脊髓和神经功能,是治疗陈旧性胸腰椎骨折的良好术式.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 成人新鲜Monteggia骨折60例分析

    目的探讨成人新鲜Monteggia骨折的治疗方法及影响治疗结果的因素.方法回顾我院1994~2004年收治的114例成人Monteggia骨折中获随访的60例患者.按照Bado分型:Ⅰ型26例,Ⅱ型14例,Ⅲ型19例,Ⅳ型1例.均采用手术治疗,固定方式包括钢板螺钉固定,张力带钢丝结合钢板固定.结合或不结合术后石膏制动.桡骨头骨折行全切除或部分切除,螺钉或克氏针内固定.结果60例患者获1~6年(平均2年)随访,按照Broberg和Morrey评分系统,平均得分95分(53~100分),优48例,良6例,可4例,差2例,优良率为90%.并发症包括异位骨化、创伤后肱尺关节骨性关节炎、交叉愈合、骨折不愈合、桡神经损伤、肘关节及前臂功能障碍.结论Monteggia骨折好发于年轻成人,特别是男性,低能量损伤多见.解剖复位、稳定固定是手术治疗取得满意效果的关键.异位骨化、创伤后肱尺关节骨性关节炎是影响预后的主要因素.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 可吸收膜预防鸡肌腱粘连的实验研究

    目的探讨鸡肌腱断裂修补后,可吸收膜预防肌腱粘连的可行性及其有效性,为预防肌腱粘连提供一种新的方法.方法将30只12周的Leghorn鸡随机分为2组,A组为空白组,B组为可吸收膜组,每组15只.对每只鸡的左、右足第三趾(长趾)进行断裂修补.A组修补后不放置可吸收膜,B组修补后放置可吸收膜.修补术后2、4、6周分别进行组织形态学、生物力学及功能恢复的测定,同时进行两组间比较的统计学分析.结果肉眼下可吸收膜组同周围组织粘连较少,光镜下可吸收膜组未见明显坏死组织,同周围组织之间的瘢痕较少.6周后两组肌腱的生物力学结果无明显差异,但可吸收膜组近节趾间关节及掌趾关节的屈曲功能明显优于空白组.结论可吸收膜可作为一种预防肌腱粘连的新方法.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 胫腓下联合分离的生物力学研究

    目的分析踝关节内、外侧结构和胫腓下联合损伤对踝关节稳定性的影响,探讨胫腓下联合固定的指征.方法12具新鲜膝关节以下下肢标本,随机分为a、b两组,分别模拟内踝骨折和三角韧带撕裂的旋前-外旋型踝关节骨折,按该型骨折加重顺序依次切断周围韧带,用压敏片和位移传感器分别测定每次处理后的关节接触面积和胫腓下联合分离距离.分析各操作步骤对关节接触面积、胫腓下联合分离距离的影响.结果a组切断三角韧带、b组切断骨间韧带后,关节接触面积及胫腓下联合分离距离较基线状态均有明显改变,差异有极显著性意义(P<0.01).关节接触面积和下联合分离距离呈线性回归关系.结论踝关节的稳定性主要由踝关节内、外侧结构和中间的胫腓下联合共同维持,只有当三者中两处以上发生不可逆性损伤时,踝关节的稳定性才会发生根本性改变.因此,胫腓下联合分离时,下联合固定应选择性地使用.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 髋部骨折--经皮加压钢板固定与髋螺钉固定的探讨

    研究表明,经皮加压钢板固定(PCCP)和髋螺钉固定(HS)在治疗髋部骨折相比较的结果各式各样.研究结果推荐PCCP,因为它需求的平均输血量较低,术后疼痛较轻.PCCP和HS两种治疗方法的置入失败率都很低.然而,置入失败和二次手术在PCCP组可能更为常见.额外的随机对照实验可以被用来检验这些结果.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • Y形接骨板内固定治疗跟骨骨折

    目的探讨Y形接骨板内固定治疗跟骨骨折的临床疗效.方法2002年1月~2004年6月,对16例20侧跟骨骨折行切开复位Y形接骨板内固定治疗.结果所有患者均获0.5~2年随访.骨折全部愈合,愈合时间为6~12周.用美国足踝创伤协会的足部评分标准(AOFAS)评定:优14例,良2例,优良率为100%.结论Y形接骨板内固定是治疗移位>2 mm的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型跟骨骨折的一种较好方法.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 陈旧性脊柱骨折脱位的治疗策略

    目的探讨陈旧性脊柱骨折脱位的治疗策略.方法2001~2005年共收治18例陈旧性脊柱骨折脱位患者,术前病程平均6周,均行后路减压+椎弓根螺钉复位内固定+植骨融合术.其中17例行后侧及后外侧植骨融合,1例腰椎陈旧性骨折脱位伴全瘫者行椎体间+后侧及后外侧植骨融合术.手术时间平均2.5 h,术中出血平均420 mL.结果所有患者平均随访26.5个月,后随访时,在矢状面和冠状面上脊柱序列正常,所有病例均获骨性融合,内固定无明显松动或断裂.无其它并发症发生.结论对于陈旧性脊柱骨折脱位,后路手术仍可有效地恢复脊柱的正常排列和稳定性,复位后的后路减压仍然有效.相对于前路手术而言,后路手术具有创伤小、手术简单、内固定稳定性强及骨融合效果确切的优点,可完全避免前路手术.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 骨髓基质干细胞及其在骨组织工程中的应用

    骨髓基质干细胞(BMSCs)是一群存在于骨髓中的非造血干细胞,具有较强的自我更新能力和多向分化潜能,在体外不同的诱导条件下可分化为骨细胞、软骨细胞、肌腱细胞、脂肪细胞、神经细胞、平滑肌细胞等多种细胞.BMSCs的应用是目前国际上骨组织工程领域的重要研究内容,具有广泛的临床应用前景.近年来,许多实验室从分子、生化、物理等水平对其成骨分化调控进行了深入研究,取得了较大的进展.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 交锁髓内钉治疗GustiloⅢ a、Ⅲ b型开放性胫骨骨折

    目的探讨应用交锁髓内钉治疗GustiloⅢa、Ⅲb型开放性胫骨骨折的疗效.方法2000年2月~2003年2月,应用交锁髓内钉治疗GustiloⅢa、Ⅲb型开放性胫骨骨折32例,Ⅲa型21例,Ⅲb型11例.其中30例子急诊清创、交锁髓内钉内固定,2例Ⅲb型骨折予外固定支架固定,创口修复后二期交锁髓内钉内固定.结果32例患者均获14~23个月(平均16.5个月)随访.按Johner-Wruh评分,优18例,良12例,中2例,优良率为93.75%.所有病例未发生深部感染、骨不连、锁钉及髓内钉松动、断裂现象.结论应用交锁髓内钉治疗GustiloⅢa、Ⅲb型开放性胫骨骨折疗效满意.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 应用钛合金椎体植入物行椎体重建的临床报告及其生物力学分析

    目的报告自行设计的钛合金椎体植入物(TpBA)在后方内固定重建椎体爆裂性骨折中的临床效果,并研究其生物力学特性.方法实验组以TpBA重建椎体及后方椎弓根螺钉系统固定术治疗并随访75例椎体爆裂性骨折患者,与对照组单纯后方椎弓根螺钉系统固定治疗的45例患者比较临床疗效.并用动物实验分析TpBA的生物力学特性.结果经2年以上的术后随访研究,此种重建椎体方法可有效并安全地治疗椎体爆裂性骨折,协助椎体恢复,避免固定器破坏.此外,比较植入TpBA前后塌陷椎体的稳定度,可发现在压缩、前弯与后伸等运动中,TpBA结合后固定器可增加脊椎结构的稳定度.结论此TpBA可有效增加结构的即时刚度,有助于椎体的融合,可避免后方内固定器的损坏,是未来椎体重建的理想方法.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 转化生长因子-β1和血清对人骨髓基质干细胞增殖及向软骨细胞诱导分化的影响

    目的探讨转化生长因子-β1(TGF-β1)和不同浓度胎牛血清对体外培养人骨髓基质干细胞(BMSCs)增殖及向软骨细胞诱导分化的作用,为软骨组织工程提供有用的种子细胞.方法分别采集3例志愿者骨髓各6 mL,用Percoll细胞分离液分离,收集单个核细胞,在含10%胎牛血清的低糖DMEM培养液中培养扩增.将第3代细胞分为3组:A组为对照组,B组为含5%胎牛血清的诱导培养基组,C组为含10%胎牛血清的诱导培养基组.倒置显微镜下观察细胞生长状况,免疫组化检测Ⅱ型胶原分泌,原位杂交检测Ⅱ型胶原mRNA表达,3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷(3H-TdR)掺入实验检测细胞的增殖情况.结果经密度梯度离心后,活细胞比例在96%以上.贴壁后的细胞形态均一,由梭形向多角形转变.B组细胞在诱导培养7 d后Ⅱ型胶原免疫组化均为阳性,原位杂交可检测到Ⅱ型胶原mRNA的表达,而A、C两组分别为阴性和弱阳性.三组细胞3H-TdR摄入量的大小顺序为C>B>A.结论密度梯度离心法是一种高效、可大量获取人BMSCs的方法,细胞在体外生长稳定;低浓度的胎牛血清和10 ng/mL的TGF-β1联合作用既可促进人BMSCs的增殖,又可诱导其向软骨细胞方向分化,而高浓度胎牛血清仅对细胞的增殖有促进作用.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 碳纤维增强聚醚醚酮股骨头假体置换术后的即刻稳定性

    目的探讨碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料股骨头假体全髋关节置换术后的即刻稳定性.方法8对新鲜成人尸体股骨平均分成两组,一组行钴铬钼合金股骨头假体置换术,另一组行CF/PEEK复合材料假体置换术.用位移传感器测量骨与假体之间的微动,模拟单肢站立施加载荷(200~1000 N),并记录假体在股骨髓腔内的下沉幅度、旋转角度及界面间的相对运动.结果两种假体置入后,近端微动比远端大,CF/PEEK组的近端微动比钴铬钼合金组小,两者平均相差42%;远端的微动量都较小,但两者之间差异有极显著性意义(P<0.01).CF/PEEK复合材料组的扭转角比钴铬钼合金组小38%,差异有极显著性意义(P<0.01),前者的抗扭刚度比后者大39%以上.结论CF/PEEK复合材料股骨头假体全髋关节置换术后的即刻稳定性优于钴铬钼合金假体,证明CF/PEEK复合材料股骨头假体在初次全髋置换术中切实可行.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 复发性髌骨脱位的治疗现状

    复发性髌骨脱位的主要表现是膝关节周围广泛的疼痛、肿胀和反复的髌骨向外侧脱位.其发病的主因是患者存在膝关节解剖结构异常,如Q角增加、髌骨高位、股骨外髁发育不良、髌骨形态异常、股直肌内侧头萎缩或股直肌外侧头肥大等.本文综述45篇文献,总结了其手术治疗方法.目前复发性髌骨脱位的治疗方法有很多种,大致包括五类:外侧松解、伸膝装置近端重排、伸膝装置远端重排、伸膝装置远、近端联合手术及髌骨切除和股四头肌成形修补术.其中远端重排手术效果佳,目前尚无一种方法能成功地用于矫正复发性髌骨脱位.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 骨科生物力学的进展

    骨科生物力学是指应用生物力学的方法来解决骨科所遇到的问题,即将工程原理、特别是机械力学原理应用于临床医学.它让一些原本束手无策的问题得以解决,如人工关节置换术的发明与临床应用减轻了退行性关节炎患者的痛苦.本次骨科生物力学重点刊共收录了大陆7篇及台湾3篇相关研究论文,内容涵盖了人工关节、骨折固定、足部、脊椎、手术方法、骨组织等,性质从临床应用到基础研究,运用了材料试验机测试或电脑模拟有限元分析等基本方法.使读者了解生物力学如何运用于骨科方面的研究,期望更多医生在临床中发现适合于骨科生物力学的研究题材.

    作者: 刊期: 2005年第10期

  • 骨髓基质干细胞修复兔关节软骨缺损的实验研究

    目的研究以多聚乙醇酸(PGA)为支架的骨髓基质干细胞(BMSCs)复合物修复兔膝关节软骨缺损的情况.方法体外培养扩增的自体BMSCs种植于PGA支架并培养72 h,然后将支架-细胞复合物植入兔关节软骨缺损模型.术后12周处死动物,标本行大体观察、组织学检查及Ⅱ型胶原免疫组化染色.结果BMSCs-PGA复合物植入后形成丰富的透明软骨样修复组织,新生软骨无明显退变.对照组主要为纤维组织及软骨下骨修复.结论BMSCs-PGA复合物可修复关节软骨缺损.

    作者: 刊期: 2005年第10期

中华创伤骨科杂志

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主管:中国科学技术协会

主办:中华医学会