【摘 要】
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研究背景:粉碎性髌骨骨折是临床上常见损伤,发生率仅次于横行骨折。伸膝装置受累、关节面台阶大于2mm,间隙大于3mm的类型具有手术指证。因其有较高的并发症概率,髌骨切除术已被学者们弃用。复位后用张力带固定、聚髌器或各种材料缆绳环扎髌骨,已成为目前流行的治疗方法。但对粉碎严重的类型,仍抓持力不够,缺乏有效的固定方法。锁定板具有钉板一体的原理,对粉碎性骨折的有良好的把持力,已有锁定板治疗粉碎性髌骨骨折成
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研究背景:粉碎性髌骨骨折是临床上常见损伤,发生率仅次于横行骨折。伸膝装置受累、关节面台阶大于2mm,间隙大于3mm的类型具有手术指证。因其有较高的并发症概率,髌骨切除术已被学者们弃用。复位后用张力带固定、聚髌器或各种材料缆绳环扎髌骨,已成为目前流行的治疗方法。但对粉碎严重的类型,仍抓持力不够,缺乏有效的固定方法。锁定板具有钉板一体的原理,对粉碎性骨折的有良好的把持力,已有锁定板治疗粉碎性髌骨骨折成功的案例报道。但现有锁定板存在各种问题,如螺孔数量少,多为固定轴锁定设计,且缺乏对髌骨边缘骨块的固定,难以对粉碎严重的髌骨骨块有效固定。研究目的:设计并研制一种新型多轴锁定髌骨内固定板。探讨其固定各型髌骨骨折模型的生物力学特性,为临床应用提供实验基础。方法:1.使用CT扫描16例志愿者的髌骨断层影像数据,通过Mimics 19.0,3-matic 11.0三维建模软件的处理获得髌骨三维数字模型,进而得到髌骨表面曲率数据并3D打印制作髌骨标本。2.根据上述数据,采用正向工程设计软件Rhino5.0、数控机床等技术设计并制成新型髌骨内固定板。3.使用ANSYS 16.0,Rhino 5.0及3-Matic 11.0等软件建立该内固定板固定Y型髌骨骨折有限元模型,从理论上测试其生物力学特性。4.使用3D打印制成工业树脂T型髌骨骨折模型,将标本随机分为对照组和实验组,分别使用克氏针张力带和新型髌骨内固定板固定,用CMT5105试验机测试120°屈膝下髌上极受到的极限拉力负荷,并测量骨折间隙等数据,对结果进行统计学分析。该部分实验用以验证该内固定板固定3部分骨折时的力学效果。5.将6具尸体标本双侧膝关节制成6部分“*”型髌骨骨折模型,左右配对随机分入对照组及实验组,分别使用张力带钢丝环扎法和新型髌骨内固定板固定,用CMT5105试验机测试内固定失败时的循环负荷次数和骨折间隙等数据,对结果进行统计学分析。该部分实验用以验证该内固定板固定6部分骨折并进行动态屈膝时的力学效果。结果:1.通过测量16例身高155-185cm范围内的志愿者基于CT扫描的数字髌骨标本,了解了髌骨表面曲率的基本分布情况,丰富了髌骨解剖标志的形态学认识。2.采用医用钛合金Tc4（Ti-6Al-4V）成功制作花瓣状多轴锁定髌骨内固定板及螺钉若干,相关设计申请专利一项。3.本部分研究成功建立了新型内固定板固定Y形髌骨骨折的三维有限元模型,通过力学模拟发现,模型最大等效应力不断增加（由68.97 MPa升至151.48 MPa）,小于钛合金最小屈服强度和髌骨的压缩强度;骨折块的最大位移分别为0.090 2、0.063 2、0.092 8 mm,小于临床上要求关节面台阶＜2 mm的要求。4.两种方法固定工业树脂T型髌骨骨折模型对照试验中,经力学测试,对照组及实验组平均失败负荷分别为658.6±39.49N和743.6±54.76N,平均失败时条带位移17.26±2.01mm和20.74±2.29mm,平均失败时骨折间隙6.91±0.98mm和5.53±0.52mm;二组差异具有统计学意义。5.两种方法固定尸体6部分“*”型骨折模型对照试验中,经力学测试,内固定失败时各骨折间隙实验组小于对照组,而内固定失败时循环负荷次数实验组高于对照组,差异有统计学意义。结论:该内固定板固定髌骨多部分骨折力学性能良好,固定可靠。共有10孔螺孔设置为多轴锁定孔,有利于复杂骨块的变向抓持,螺钉为交锁设置,骨块固定更牢固;解剖切迹的设计比较贴合骨骼表面,有利于应力传导。但本研究尚有不足之处:1.内固定体积仍显大,在人体内生物相容性如何,尚需要进一步实验验证。2.与其他常见的髌骨固定方式如钛缆环扎、记忆合金髌骨爪等的固定效果之间缺乏对比研究。3.该国产钢板真正走进临床之前,仍需完成上市前审批等一系列工作。实际效果还有待进一步验证。
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