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桡骨远端解剖型记忆聚合器的研制与临床应用

禹宝庆  
【摘要】: 桡骨远端是松质骨与密质骨交界处,为应力上的弱点。桡骨远端骨折是全身中最常见的骨折,约占整个骨折病人的六分之一,多见于老年患者。它包括了以Colles、Smith、Barton等命名的几种骨折。桡骨远端骨折的治疗常用的有:石膏、支具外固定,经皮穿针内固定,外固定支架、开放复位内固定治疗、腕关节镜治疗、腕关节融合术和人工全腕关节置换术等。随着社会老龄化的出现,桡骨远端粉碎性骨折有增加的趋势,人们对桡骨远端骨折的认识也不断提高,传统的处理方法已不能满足部分患者治疗的需求,导致了腕关节功能障碍和骨不连的发生,我们在解剖学研究的基础上,根据桡骨远端的解剖特点,采用具有优良的组织相容性、记忆取向、超弹记忆等特殊力学行为的记忆合金,设计出桡骨远端解剖型记忆聚合器[专利号:013444549],提高了骨折、骨不连的治愈率。 为了设计桡骨远端解剖型记忆聚合器,除了已有的解剖学数据,我们还在30对干骨、10对湿骨的桡骨远端,对不同部位的周径、横径和前后径进行了测量,取得了较为详尽的解剖数据。 桡骨远端解剖型记忆聚合器由接骨板部、持骨部和纵向加压支构成。接骨板部由两条平行的接骨板、连接于其两端的尾板及尾板弧度构成。持骨部由近端环抱部和远端加压聚合部组成,近端环抱部呈对称错臂状,分别起始于两条接骨板的外侧,根据不同的骨折类型,分为三种不同的结构,包括二个根部、二个持骨部、8个持骨枝部和持骨功能弧的聚合器。在体温下持骨部形成的持骨功能弧与尾板的弧度呈同心圆弧,固定于骨折部位的远近端,它的作用是协助接骨板部维持断骨轴向固定,8个持骨枝部产生多点位固定的作用,减小了对骨的压强,从而避免了对骨的切割作用。远端加压聚合部为两条接骨板的延续,依桡骨的解剖特点向两侧分开,与接骨板的纵轴形成 10“左右的夹角,其中挠侧为纵向加压臂,由一个纵向加压支、头钩、倒刺 和头钩内角组成,在近端环抱部固定于骨折部位后,可以产生纵向加压作用; 尺侧为聚合臂,由纵向连接臂、横向聚合臂及聚合臂弧度组成,不仅可以稳 固挠骨远端,尚可与挠侧加压臂协同产生向心聚合作用,尤其适用于远端粉 碎或劈裂骨折。纵向加压部由一个纵向加压支、头钩、倒刺和头钩内角组成, 与远端加压臂共同对骨折端产生持续的轴向作用力,加压部的加压距离为 4叫mm。挠骨远端解剖型记忆聚合器在低温下塑变,将持骨部对称的水平支 向两侧适度展开,形变量控制在8%,对称性置入骨折部位,体温驱动金相 变化,产生力学记忆行为。持骨、加压部的记忆回复力,与在一定范围内大 于记忆聚合器直径的挠骨远端个部位相作用,完成固定:()近端环抱部维 持骨干轴向,8个持骨枝部类似夹板,轴向与接骨板相一致,协助轴向固定, 并增加对骨的多点面积,一方面有利于早期的绝对稳定,另一方面因为固定 力点众多,将NITi合金产生的记忆回复力对固定软骨的压强分散,而不致 于产生过高压强导致骨坏死,这在治疗骨质萎缩的骨不连接症时非常重要。 由于早期提供了骨折端的稳定,骨折端的修复受干扰少,有利于断端的血循 环。远端加压聚合部除了对挠骨远端靠近关节面的骨折块产生聚合作用外, 还与近端环抱部位共同完成对骨折的多点轴向固定。(2)纵向加压支的鹅头 钩插入断端近端的骨孔中,由于NITi合金材料上的特性,在向原定形状回 复时,受到孔间距限制,在骨断端间产生一种主动的,持续的,纵向加压力, 这一应力顺应了长管状骨的纵向力线,在骨折愈合整个过程中始终存在。 根据虚功原理和莫尔定理对加压支进行压力估算,当聚合器产生8%的弹 性变形时,可求得聚合器环抱支受力为24刀6N,产生的压强为2~2.67MPa (环抱支端点处一般接触面积为3X3mmZ~3X4mmZ)。选取并标定压敏胶 片,采用一橡胶圆柱体,圆柱体的直径为 10mm,对橡胶圆柱体加不同的压 力,产生不同的应力,则对应不同的颜色,分析颜色的灰度值,找出应力与 颜色灰度值的对应关系,用最小二乘法进行曲线拟和。得出应力与灰度值的 时闪王玄f 人=83·38816Xj-392*·89*SX;十**2*·*3/牛山、g 川凹大众八:“’“LTh十,yi R 示应力的大小,xi表示灰度值)。由此可知,聚合器用于挠骨远端骨折中产 生的应力较大区的压应力为门石MPa左右。 3 为了使计算模型反应实际情况,建模时以挠骨的实际形状为分析对象, 建立


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