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目的:借助生物力学实验,比较固定胫骨干骨折的环形支架不同穿针方式五种构型的生物力学性能。方法:以直径3cm的直型聚乙烯塑料棒(PE棒)制作胫骨中段不稳定骨折模型,选取相同厂家同批次的聚乙烯塑料棒15根,将其随机均分为5组。截取长度51cm,两端各做6.5cm深度牙托粉塑模包埋,以适合机械安装,自中央部分横型截除2cm,形成每段18cm游离段。应用内径155mm的泰勒全环和螺纹杆安装四环结构环形支架,两端组环外径各8cm,中间两环间内径16cm,其中中间骨段上下各7cm,缺损骨段长度2cm。外固定架两端环外缘距相邻牙托粉塑模边缘各3cm。5组构型的穿针分别应用2.0mm克氏针及5.0mm半针或混合应用,每个环两枚固定针交叉90°固定。具体构型分为:每个环的穿骨元件均为交叉成90°的拉张克氏针组即全克氏针组(A组)、每个环均由2枚5.0mm螺纹半针相交叉成90°固定即全半针组(B组)、两端的两个环均由交叉成90°的拉张克氏针固定同时中间两环各以1枚拉张克氏针及1枚半针成90°交叉固定,且两枚半针平行(C组)、每个环均以一枚拉张克氏针结合1枚半针成90°交叉固定,且两端环组间克氏针及半针分别垂直(D组)、每个环均以1枚拉张克氏针结合1枚半针成90°交叉固定,每个环的半针及克氏针分别平行组(E组)。应用拉张器给以克氏针1200N的恒定张力,螺栓扭矩限定在14Nm。将上述5组模型分别安装至实验机器,进行扭转及轴向压缩实验。通过对轴向负荷的断端位移和不同扭矩下的扭转角度的测定并计算相对应的刚度值,进行统计分析,比较5种不同穿针方式的环形支架的生物力学差异。并以经典的“理想状态”下的全克氏针Ilizarov支架(A组)做参照标准,分别比较各组环形外固定架构型在500N轴向压缩力及5Nm旋转扭矩时生物力学稳定性大小。结果:显示随着轴向负荷及旋转扭矩的增大,不同构型的外固定架轴向位移及旋转幅度均相应增大。比较500N轴向负荷下5组不同穿针方式的环形外固定架构型的轴向负荷实验提示:B组和其他各组相比轴向压缩位移最小(P<0.05),轴向刚度最大(P<0.05);此时C组、D组、E组的轴向位移和轴向刚度分别和标准参照组A组比较,提示两项指标四组差异无统计学意义(P>0.05)。在扭转实验5NM扭矩下上述5组构型两两比较时:B组在扭转角度上数值最小(P<0.05)和扭转刚度最大(P<0.05)。C组和E组在上述两项指标中比较提示差异无统计学意义(P=0.542>0.05),而在扭转刚度上弱于全克氏针组Ilizarov支架(A组)(P<0.05)。D组和A组在扭转角度和扭转刚度上比较二者差异无统计学意义(P=0.992,P=0.981)。结论:随着轴向负荷及旋转扭矩的增大,不同构型的环形外固定架轴向位移及扭转角度均相应增大。1、轴向压缩负荷实验:在轴向压力为500N时5组构型中全半针组环形支架(B组)具有最好的轴向抗压缩能力,此时C组、D组、E组的轴向抗压缩能力和A组相当。2、扭转负荷实验:在扭矩为5Nm时,5组构型中全半针组环形支架(B组)显示了更好的抗扭转能力,此时D组的抗扭能力和A组相当,C组和E组抗扭转能力相当,但二者均相较A组在抗扭转能力上为弱。