骨折的生物力学范例(3篇)

骨折的生物力学范文

关键词：螺旋形钢板内影响因素

【中图分类号】R-3【文献标识码】B【文章编号】1008-1879（2012）11-0385-02

1钢板的长度

螺旋形骨折属于不稳定型骨折，因骨折段相对较长，在钢板固定不够坚强情况下，伤肢受到综合外力的影响，骨折块间产生微动，必然导致钢板的松动疲劳、弯曲或折断[1，2]。钢板的选择长度应在螺旋段长度加上骨折段平均直径的五倍以上，才能抵抗一定的剪应力，达到有效固定[3]。通过生物力学试验，当钢板长度少于上述标准时，由于杠杆的原理，骨折段内由近端到远，行成为多个杠杆的支点，在内在拉力及外在应力作用下，产生的较大侧方合力及扭力，均集中于骨折螺旋段的钢板上，致使钢板弯曲变形或断裂。同时由于骨折段支点应力较多，致使骨折段微动频数增加，对骨折愈合产生不利影响。

2钢板的位置与帖服程度

钢板安放的位置对钢板所要承受的载荷是不相同的，钢板安放张力侧时，抵抗外界载荷时变形最小[4，5]。当钢板置于压力侧时，对侧的皮质骨在弯曲压力的作用可出现皮质分离现象，使生理载荷偏离骨折截面的中心，大部分重力经过钢板传递，最终导致钢板变形或断裂，因此，在皮肤条件允许的情况下钢板应安放在张力侧[6]。螺旋骨折靠近长骨骨端时，其稳定性与钢板-骨骼帖服程度相关，当骨折段帖服差时，生理载荷于骨折段时双向传导，其中作用于钢板侧，由于钢板的弹性固定，对侧骨质随着弹性固定而产生微动现象，降低钢板了内固定的稳定性，同时皮质骨的微动，对骨折愈合长生了不利影响。

3螺丝钉数目与位置

赵志文等认为[1]，骨折线远端或近端第一枚螺钉缺少时，可使空钉处的钢板上的应力增加一倍，临近螺钉上的应力也增加20%；通过生物力学测定，螺旋形骨折段内钢板应力相对于一般横断骨折钢板应力每间隔1个螺钉孔，均增加25%以上。钢板两端螺钉缺少时应力值增加很小。钢板上应力增加的部位一般位于螺钉缺损处及螺旋形骨折段内，而螺钉上出现应力集中的位置在与空钉临近的螺钉上。抵制扭转载荷，螺丝的数目是最重要的因素。李浩等[7]认为已定钢板长度及工作长度，螺丝钉数目对钢板中央应变及抗变刚度无明显影响，但钢板总应变可能增加。在螺旋形骨折的骨折段内，不必要上较密集的螺钉，选择垂直于骨折线的、较对称的钉孔上钉，减少异物干扰，促使自发性骨折愈合，避免在螺旋形骨折段内造成医院性的人为骨折。另外，钢板和骨皮质的距离要保持很近，使用较长的钢板以保证足够的轴向硬度。

4螺旋形骨折的长度

螺旋形骨折属于不稳定性骨折，其螺旋骨折段的长度与钢板的选择也有特别的要求，一般来说，螺旋骨折段越长，稳定性越差。钢板固定时，作用螺旋段内螺钉受力不均匀，通过生物力学测定，选择钢板长度应超过螺旋段长度的2倍以上，方可平衡力臂，克服旋转应力。为了减少短力臂的作用，可选择1枚拉力钉与螺旋段中部，垂直于骨折线固定，同时骨折段压力侧的骨膜及血运应加以保护，促进骨折愈合。

5钢板加钢丝固定方式

在临床实践中，因螺旋形骨折段相对较长，为欲解剖复位，将骨折段全部游离，用钢丝单独固定碎骨块，或者在钢板固定后为加强稳定性，再用钢丝缠绕固定。虽然术后X线片显示基本解剖复位，但在术后行功能锻炼时会出现钢丝松动，失去固定效果，再因骨膜广泛剥离，影响了骨折局部血运及骨痂生长，导致骨折延迟愈合[7]。所以在处理螺旋形骨折的手术中，不宜用钢丝单独固定碎骨块，可用钢丝临时固定达到解剖复位，再放置钢板以加强固定，然后去除钢丝。或者先用拉力定临时复位固定，再上钢板固定，均能达到坚强的内固定。对碎骨块的处理尽可能用螺钉固定，或用克氏针固定，最好不用钢丝，防止将来取内固定物时钢丝埋入骨痂，导致钢丝断裂或取出困难。

6应力遮挡

手术后，在外力及内力作用下，应力集中于钢板及骨折处，易引起钢板折断或再骨折发生。在骨折端的横截面上，钢板仅占整个横截面的不足四分之一，螺旋形骨折不同于一般横断骨折，加之螺旋形骨折致骨折段长度的增加，钢板的弹性模量比骨组织大许多倍，这便使得载荷及应力应变重新分配。较高弹性模量的钢板必然承担较多的载荷，因为任何横截面上的总负荷总是相同的，这便使大多数应力集中在占较小横截面积的钢板上。随着不断的负重，长期、反复承受较大载荷的钢板，必将造成疲劳，导致断裂。另一方面，对于螺旋骨折段的骨质来说，也因出现应力集中而再骨折。骨的愈合要经历血肿机化、原始骨痂形成以及骨塑性改造三个阶段。其中，骨塑性较为漫长，骨质中的骨小梁为适应骨的力学需要进行调整和改变其排列，使骨折痕迹在组织学上完全或接近消失，恢复其正常的生理力学结构[8]。而在此之前，骨折处仍然是一个力学结构的薄弱区，强度低于健康骨组织。但在单位面积上承受的应力常超过正常应力的好几倍[9]。因此，用力不当，即使轻微的外力，也能因应力的集中而发生再骨折。所以，在骨组织完全修复以前，告知患者注意保护患肢，避免过早负重活动，对预防断裂无疑是有积极意义的[10]。

7功能锻炼

功能锻炼是促进骨折愈合、恢复关节功能的重要手段，功能锻炼要有度有节，用力不当会在骨折端产生应力，引起内固定松动、失效、钢板断裂，进而影响骨折愈合。只有通过临床和X线证实的情况下，才能完全负重[11]。骨折愈合和内固定失效实际上是一个竞赛过程，功能锻炼可改善血液循环，促使骨折在内固定失效之前已愈合，避免内固定失效，因此必须要明确“骨质必须保护内固定”这一概念。

参考文献

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[5]赵晨阳.股骨骨折钢板内固定术后骨愈合不良原因探讨[J].泸州医学院学报，2005，（01）

[6]王辉亮，于东升，李吉艳，王晨霖.股骨干骨折钢板内固定失效36例治疗分析[J].中国误诊学杂志，2008年8卷，第27期

[7]李浩，舒勇，黄勇全等.螺钉数目对钢板应变及结构刚度的影响[J].江西医学院学报.2008.48（1）：29-32

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[9]翟文亮，丁真奇，练克俭，等.骨干骨折压力侧皮质缺损钢板内固定的生物力学研究[J]，CHINESEJOURNALOFCLINI-CALANATOMYVOL2003，6（21）：624-625

骨折的生物力学范文篇2

【关键词】生物学;胫骨骨折;钢板;复位;内固定

胫骨骨折是临床常见骨折,钢板螺丝钉内固定治疗胫骨骨折仍是常用的方法之一。AO技术钢板内固定是以前较为盛行的固定方式,但因其手术时间长,术中广泛剥离骨膜,进一步损害局部血运,影响骨折愈合。本院自2002年至2009年在生物学原理(BO)指导下,以钢板固定胫骨骨折288例,取得了满意疗效,现总结报告如下。

1资料与方法

1.1一般资料本组病例288例,男215例,女73例,年龄17~68岁。均为新鲜骨折,其中开放骨折142例,闭合骨折146例,受伤时间6h~15d。致伤原因,煤矿事故砸伤166例,交通事故伤85例,坠落伤37例。

1.2治疗方法采用硬膜外麻醉,以骨折处为中心,在胫骨前嵴外约1cm做切口,切开皮肤,皮下组织,保护骨膜,不切开并推开骨膜,显露胫骨前嵴及胫骨内侧面,直视下进行骨折复位,复位采用间接复位法,安放固定材料时手法要轻柔,避免软组织的挫灭伤,尽可能保护骨膜,以免影响骨愈合,碎骨块用尖性复位钳靠拢即可,与临近骨块有2/3相贴。较大骨块,如蝶形骨块,如分离>5mm者,可用拉力螺钉固定,最后将钢板置于胫骨内侧面用螺丝钉固定。

2结果

术后X线片未见骨折分离或张开,骨折平均愈合时间为8周,无不愈合发生,膝关节功能恢复正常,小腿前内侧皮肤无坏死感染。

3讨论

以钢板固定骨干是手术治疗骨折的一种手段。AO技术在临床已应用多年,但是因其存在应力遮挡和钢板下皮质骨血供破坏,使骨折的愈合质量难如人意,针对AO技术的不足,许多学者从生物力学观点(AO)转向生物学观点(BO)。BO的发展逐渐形成了理论[1],它的原则是:①远离骨折部位复位;②不以牺牲骨折部位的血液供应来强求解剖复位(关节内骨折除外);③使用低弹性模量内固定物;④内固定物与固定骨之间的直接接触面应减少;⑤尽量减少手术暴露时间[2]。按BO原理,胫骨骨折行钢板固定时尽量做到如下几点。

3.1骨折的手术入路胫骨骨折的入路按AO组织技术推荐的骨科内固定规定,位于胫骨前嵴外侧1cm处,两端稍向内成弧形,切开后向内侧牵开皮肤筋膜瓣,保护骨膜,显露胫骨前嵴及胫骨内侧面。若手术入路选择不当,容易损伤或干扰局部血液循环,胫骨干骨折,若在胫骨内侧面上作纵切口,容易误伤供应骨膜的血管,甚至可能切开较浅骨膜,而且放置钢板后切口就在前方,于创口愈合不利。

3.2钢板的选择钢板以选择较窄型号的有限接触钢板,锥状钢板或普通钢板。有限接触钢板因其下方有梯形凹面,可明显减少因钢板与骨膜接触后对骨膜的血循影响;锥状钢板因其下方底面对称性地附加圆形尖钉4~6对,使钢板与骨之间有1.5mm空隙,不压迫骨膜;普通钢板宽约0.8cm,而胫骨宽约3~5cm,断面略呈弧形,这样可明显减少钢板对骨膜的血循影响,利于骨折愈合。对于断端粉碎骨折可利用桥接钢板,充分保证粉碎骨折片与软组织的附着及连接,以获得Ⅱ期骨愈合[3]。

3.3固定钢板的置放的位置钢板内固定要重视张力带原则,其原理是在骨的张力侧使张力转化为压力,使骨折处接受有利于固定和愈合的压缩力。胫骨骨折后进行肌肉等长收缩时,可使骨折端向前内侧成角张开,说明胫骨前内侧为张力侧,如果在胫骨外侧放置钢板,容易使胫骨内侧骨折面张开,而且钢板放置于胫骨外侧,必将较广泛剥离骨膜,破坏外侧的软组织(骨膜)绞链,甚至损伤到胫骨后外侧的胫骨滋养血管,从而影响骨折的愈合,这是医源性骨不连的原因[4]。因此无论从张力带原则考虑,还是生物学角度考虑,胫骨骨折用钢板螺钉固定时,必须将钢板安放在胫骨内侧面固定。

3.4对骨折复位方法的认识骨折复位时,要进行间接复位,即通过手法或骨复位器在远离骨折部位进行复位,复位后,可先固定骨折近段钢板螺钉,调整胫骨力线,远段骨折以固定钳把持钢板及骨干,不干扰骨折端骨膜,最大限度地保留局部血供。对骨折的复位,能达到解剖复位当然最好,于骨折愈合有利,但以牺牲局部软组织的血循为代价而达到解剖复位的目的,对骨折愈合不利。胡广等[5]人认为从生物学角度看,不推开骨膜,仅作功能复位或按近解剖复位,恢复肢体长度和力线,保护骨端血液供应,使骨折愈合成为生理性重建。

运用生物学原理进行胫骨骨折钢板内固定,操作应轻柔,做到创伤小,对骨折端血液循环进行最大限度的保护,不人为破坏骨膜,可以减少乃至杜绝医源性骨折不愈合的发生。作为一种先进的内固定理念,应做为治疗胫骨骨折的良好方法。

参考文献

[1]王亦璁.BO与AO的不同之处.骨与关节损伤杂志,2002,17(1):35.

[2]王亦璁.骨与关节损伤.人民卫生出版社,2007:107.

[3]王亦璁.骨折治疗的微创术式.中华骨科杂志,2004,24(1):7887.

骨折的生物力学范文

关键词LISS接骨板股骨远端骨折胫骨近端复杂骨折

AO技术已经普及30多年，对于复杂的骨折经过AO技术处理后获得了前所未有的疗效，但同时也陆续发现了一系列致命的缺点和问题。为此，AO学者提出了生物学固定(BO)的新概念，强调了骨的生物学环境对骨折愈合的重要性，强调了骨折局部血运的保护，由“以生物力学”为主转化为“以生物学为主兼顾生物力学”。LISS是专为股骨髁及胫骨近端骨折设计的微创内固定系统。2008年以来，采用LISS治疗膝关节内及关节周围骨折，收到满意效果，现报告如下。

资料与方法

本组患者28例，男18例，女10例；年龄18～78岁，平均41岁；左侧12例，右侧16例。均为闭合性高能量损伤，受伤到入院时间2～6小时。根据AO分型，股骨：C2型15例，C3型3例，其中3例涉及股骨远端关节面；胫骨：C2型9例，C3型1例。

手术计划的制定与准备：患者入院后迅速完善相关检查，排除身体其他重要脏器损伤及伤侧肢体的重要神经血管损伤，对伤处行X线检查，确定骨折的分型。如无法通过普通平片进行分型，可行CT三维重建以进一步明确骨折的类型。对于受伤时间较短，患肢肿胀不明显的患者一期行手术治疗，如患肢肿胀明显则首先采用石膏托或行骨牵引暂时固定，并予以脱水和药物消肿处理，待肿胀明显消退后择期行手术治疗。

手术方法：采取硬膜外麻醉或全身麻醉，患者仰卧位，患肢大腿髋部垫高，视骨折部决定是否上止血带。②股骨远端骨折：采用股骨下段前外侧切口入路，直视下整复髁间骨折达解剖复位并予以克氏针和拉力螺钉固定，克氏针和拉力螺钉的置入位置以不影响LISS接骨板上钉为宜。必要时可行自体骨植骨以恢复股骨远端关节面的正常形态。然后在C形臂X线机透视下，行髁上骨折端闭合间接复位，复位标准为骨折对位对线良好，并恢复伤肢下肢的正常力线。根据骨折长度将事先选好LISS接骨板经股外侧肌下插入至骨折近侧骨皮质旁，不剥离骨膜。于骨折近侧和股骨髁部分别拧入4～5枚AO自钻或自攻型锁定螺钉，最后充分活动膝关节，以确定固定是否可靠，关节是否稳定，盐水冲洗，切口放置引流管，逐层缝合(附1例双侧股骨远端骨折术前术后X线片)。②胫骨近端及多段骨折：采用切口自关节平面胫骨中线经Gerdy结节做一弧形或直形切口，充分显露膝关节。直视下复位胫骨平台骨折，待关节面解剖复位后，骨折处用螺钉固定。然后透视下间接复位干骺端及骨干骨折，根据骨折长度将事先选好的LISS接骨板经胫前肌下插入至骨折远侧骨皮质旁，不剥离骨膜。于骨折近侧和胫骨远端经皮分别拧入4～5枚AO自钻或自攻型锁定螺钉，最后充分活动膝关节，以确定固定是否可靠，关节是否稳定，盐水冲洗，切口放置引流管，逐层缝合。

术后康复计划和评价：术后按常规进行抗炎、消肿等对症治疗，使用弹力绷带1～2周，同时抬高患肢。术后第2～3天拔除引流后开始行CPM机被动运动功能锻炼及主动收缩股四头肌锻炼。术后早期即可行不负重行走功能锻炼，而到术后2～4个月，待大量骨痂形成后可开始尝试完全负重行走锻炼。术后1、3、6、12和18个月通过门诊对患者进行随访，随访内容主要包括了X线检查评估骨折愈合情况和HSS评分系统评价伤肢膝关节功能恢复情况。

结果

28例均得到随访，随访时间8～18个月，平均12个月。手术切口一期愈合。骨折达到完全愈合的时间6～10个月，X线片复查结果显示所有病例骨折对位、对线良好。术后HSS评分，优(≥85分)32例；良(70～84分)3例，优良率100%。无病例出现感染、骨折延迟愈合和骨不连等情况。讨论

LISS是专为股骨髁及胫骨近端骨折设计的微创内固定系统，是专用的股骨髁外侧解剖型接骨板和胫骨近端外侧解剖型接骨板结合锁定螺钉系统而成［1］，是“生物学固定技术(BO)”的典型代表。LISS是基于微创外科的原则，吸取交锁髓内钉、外固定支架及接骨板技术与生物学接骨技术优点而发展起来的新型内固定系统，实现了微创，明显提高了手术治疗股骨远端、胫骨近端等骨折的临床效果。

膝关节周围骨折尤其是粉碎性骨折，多属高能量损伤所致，常累及关节面且难以固定［2］，如用以往的固定技术治疗膝关节周围骨折，较多地破坏骨折端的血供，加之近关节端为松质骨，固定不牢固，术后不能早期进行功能锻炼，以至于治疗效果多不理想，患者术后并发关节僵硬、骨与关节感染及骨不愈合的机率较高［3］。而LISS接骨板较少的影响骨折端血运，当螺钉与接骨板锁定以后，就与接骨板成为一个整体，起着内支架作用，且具有角度稳定性，很好地解决了骨折固定后的稳定性，并能减少对骨折端软组织的血运的破坏，有助于促进骨折愈合、减少感染、术后早期可行功能锻炼，提高疗效，是近关节或关节内的不稳定骨折的理想固定。

值得注意的是，处理此类高能量损伤所致的骨折时应有全局观念。从宏观上看，此类患者多是急诊入院，要注重对患者整体情况的把握，“是否存在多脏器多系统损伤、患者生命体征是否稳定”等等都是需要及时关注的内容，而从局部来看，“伤肢肿胀程度如何、是否存在伤肢的重要血管神经损伤”等等也是术前需要仔细查明的。

在手术进行中则应注意关节面复位固定与LISS接骨板间的关系，关节内骨折复位后在股骨髁或胫骨平台部打入拉力螺钉必须确保这些螺钉不会影响到以后LISS接骨板位置。此外在手术中还有诸多细节需要注意，例如对螺钉拧入力量和方向的把握，避免螺钉头未完全拧入接骨板；确定正确接骨板放置位置，避免远关节端出现接骨板远离骨面、偏离骨干纵轴线等情况的发生；对骨折处因骨折块的丢失或松质骨的压缩造成的骨缺损应植骨等等。

LISS系统与传统治疗方式的最大不同之处就在于能够尽可能的保护骨折周围的软组织，所以我们在治疗过程中始终坚持了这一理念。在对非关节面骨折进行复位时，在确保伤肢力线和长度均恢复正常的情况下，并不强求对骨折中的粉碎骨块一一进行精确解剖复位，以避免因反复的复位操作，引起骨折周围软组织的进一步损伤。而在进行累及关节面的骨折进行复位时，也严格控制骨膜剥离的范围，以满足解剖复位的要求为前提，尽量保护骨折周围软组织的血供［4，5］。

根据经验，LISS接骨板具有手术创伤小，出血少，术后感染少，固定可靠，加快骨折愈合，术后恢复快的优势，是治疗股骨远端和胫骨近端骨折复杂骨折的较好选择。

参考文献

1张长青.LISS―不仅仅是一项骨折微创内固定的技术.中华创伤骨科杂志,2005,7(2):154.

2邱贵兴.四肢长骨干骨折的治疗进展.中华创伤骨科杂志,2004,6:8.

3田勇,等.股骨远端骨折的研究进展.中国矫形外科杂志,2004,12(12):936.