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目的: 比较空心加压螺钉(CCS)倒三角平行置钉方式和交叉分散置钉方式治疗股骨颈骨折生物力学性能,以验证该空心加压螺钉交叉分散置钉新构型的生物力学稳定性,为临床工作选择置钉构型提供生物力学依据与理论参考。 方法: 选取6具成人尸体股骨标本,截取12根股骨近端标本,除去附着在标本上的软组织,X线检查排除病变及解剖变异,全部标本制成Pauwels角70°内收型股骨颈骨折,每具尸体做自身对照,左右股骨随机分为2组(n=6):P组采用3枚CCS倒三角平行置钉方式固定,C-D组采用3枚CCS交叉分散置钉方式固定,制成股骨颈骨折复位固定的模型,根据实验要求用自凝牙托粉包埋标本,在动态疲劳试验机上进行试验。轴向压缩试验:将包埋好的标本模拟人体单脚站立时髋关节负重的力线固定于动态疲劳试验机平台中央进行垂直载荷试验。记录不同载荷(200N、400N、600N、800N、1000N、1200N)的股骨头下沉位移,绘制载荷-位移曲线。分析在载荷为1000N(一般国人平均最大体重为890N)时的股骨头下沉位移值。计算压缩刚度,其代表标本内固定抵抗变形的能力。抗扭转试验:以自制夹具将标本固定于动态疲劳试验机平台中央进行抗扭转试验。匀速增加扭矩,使以股骨向前扭转方向进行扭转试验,记录不同扭转角度下的扭矩值,绘制扭角-扭矩曲线。分析扭转角度1°和2°时的扭矩,并计算代表标本内固定抗扭转能力大小的扭转刚度。破坏试验:将标本重新固定于动态疲劳试验机平台中央(其固定方法与轴向压缩试验基本相同),1KN/min的速度匀速进行垂直加压,直至出现标本破坏。破坏标准为标本发生股骨颈与股骨头破裂或螺钉切出,内固定退出、股骨头下沉位移逐渐增加而负载不增加甚至下降等任何一种情况即认定失败。记录临界的载荷数据,即为极限载荷。数据处理:使用SPSS19.0统计软件对以上三种试验的相关数据进行分析,并使用独立样本 t检验进行两组间的均数比较,认为 P<0.05具有统计学意义。 结果: 轴向加载时,垂直载荷在200N至1200N之间,股骨头下沉位移-载荷曲线近似直线,说明两种内固定标本较接近刚体。载荷为200-1200N时股骨头平均下沉位移: P组的股骨头平均下沉位移均大于 C-D组。载荷为1000N时,P组的股骨头平均下沉位移为2.08±0.16mm,C-D组为1.89±0.12mm,两者相差10.05%,差异有统计学意义(P<0.05)。 P组标本压缩刚度为466.57±60.08N/mm,C-D组标本压缩刚度为575.91±58.56N/mm,C-D组比P组增加了23.43%,经独立样本t检验,两组差异有统计学意义(P<0.05)。在抗扭转实验中,在相同扭角1°和2°时,两组的扭矩:P组为2.370±0.443 N.m,3.551±0.745 N.m,C-D组为2.492±0.402 N.m,3.880±0.526 N.m在抗扭转上 C-D组稍优于 P组,但无统计学差异(P>0.05)。P组扭转刚度为1.823±0.407 N.m/deg,C-D组为1.966±0.311 N.m/deg,具体数值相差不大,也无统计学差异(P>0.05)。轴向加压破坏试验,测量能承受的最大垂直载荷,P组极限载荷平均为2122.0±366.3N,C-D组为2628.8±352.3N,相差23.88%。通过独立样本t检验,t=-2.443,P=0.035,P<0.05。两组数据差异具有统计学意义(P<0.05)。 结论: 根据体外生物力学试验得出,交叉分散置钉方式的抗压缩能力优于临床上较常用的倒三角平行置钉,抗扭转能力与之相当,无明显差异,总的来说,空心加压螺钉交叉分散置钉方式固定股骨颈骨折具有良好的防旋和抗压能力,从生物力学角度可以推广使用。