目的:胫骨为小腿双骨之一,位于小腿的内侧,对支持体重起重要作用,为小腿骨中主要承重骨。胫骨骨折是最常见的长骨骨折,其发生率约26/10万。男性胫骨骨折概率约比女性高3倍,病人的平均年龄大约是37岁。在男性中胫骨骨折常见于青少年,一般都是高能量创伤,如机动车事故。由于胫骨解剖结构及周围软组织的特异性及多为暴力损伤,导致胫骨骨折多为开放性或粉碎性骨折,且容易发生感染、骨折延迟愈合或不愈合,最终导致骨髓炎,骨坏死,最终需行骨延长治疗甚至截肢,因此,严重的开放性胫腓骨骨折的临床治疗面临着许多的难题。随着对胫骨生物力学研究的深入和骨科的手术技术的极速发展,极大改善了胫骨骨折预后,提高了患者生活质量。目前,对于严重的胫腓骨开放骨折的治疗,大都主张早期应用外固定器有效固定骨折端,为闭合创面提供有利条件,二期视软组织条件再行内固定治疗或使用外固定器终末固定。本研究的目的是对两种不同弹性模量的外固定架进行生物力学测试,探讨两种不同弹性模量的外固定架对胫骨骨折应力的影响,为临床选择合适的外固定材料及装置提供理论依据。方法:选择8根成人尸体胫骨,将胫骨中段横行锯断,制作胫骨骨折模型,分为A、B两组。将骨折标本解剖复位后A组以铝合金材料外固定架(高弹性模量,弹性模量为110 GPa)固定,B组以碳纤维树脂材料外固定架(低弹性模量,弹性模量为11.4 GPa)固定。然后将模型分别置于生物力学实验机上,分别行轴向压缩压力实验、扭转实验及四点弯曲实验,对这两种材料的外固定架进行生物力学研究。结果:1轴向压缩压力实验结果:在轴向压缩压力试验中,加载压力为0-1000N。在这个载荷范围内,骨折端的位移与加载的压力曲线为直线,反应这两者之间为线性关系,两组标本位移均随压力的增大而增加,在最大轴向压力下,高分子材料外固定组的位移为:10.164±0.090,传统金属外固定架组的位移为:9.633±0.042.两组不同材料外固定架骨折模型的位移差异有统计学意义(Z=-8.627,P<0.01)。高分子外固定架组位移比传统金属外固定架组大。高分子材料外固定架组的刚度为:142.139±31.322,传统金属外固定架组的刚度为108.310±13.019,两组不同材料外固定架的刚度差异无显著统计学差异(Z=-1.443,P=0.149>0.05)。2扭转实验结果:在扭转试验中,加载的扭矩为0-4N.m。在这个载荷范围内,骨折端的位移与加载的压力曲线为直线,反应这两者之间为线性关系,两组标本扭转角度均随扭矩的增大而增加。在最大扭矩下,高分子材料外固定架组的扭转角度为:8.302±0.031,传统金属外固定架组的扭转角度为:6.161±0.052.两组不同材料外固定架骨折模型差异有明显统计学意义(Z=-8.627,P<0.01)。高分子外固定支架组扭转角度比传统金属外固定架组大。高分子材料外固定架组的刚度为:1.712±0.243,传统金属外固定架组的刚度为1.446±0.530,两组不同材料外固定架的刚度差异无显著统计学差异(Z=-0.577,P=0.564>0.05).3四点弯曲实验结果:在四点弯曲实验中,加载的压力为0-1000N。在这个载荷范围内,骨折端的位移与加载的压力曲线为直线,反应这两者之间为线性关系。两组标本位移均随压力的增大而增加。在最大压力作用下,高分子材料外固定架组的位移为:2.909±0.292,传统金属外固定架组的位移为:2.256±0.052,两组不同材料外固定架骨折模型差异有明显统计学意义(Z=-8.617,P<0.001)。高分子外固定支架组位移比传统金属外固定架组大。高分子材料外固定架组的刚度为:496.647±63.454,传统金属外固定架组的刚度为547.577±35.944,两组不同材料外固定架的刚度差异无显著统计学差异(Z=-1.732,P=0.083>0.05)。结论:使用传统金属外固定架与高分子材料外固定架固定胫骨骨折均具有良好的稳定性。使用高分子材料外固定架相比较与传统金属外固定架更有利于轴向应力传导,更符合生物力学的要求,从而可能有效避免应力遮挡效应,促进骨折愈合,同时可以减少旋转力矩,使骨折端更为稳定,而且还能够在一定程度上减小弯曲载荷引起的钉道应力集中现象,可能减少钉道周围骨质吸收或半针松动等临床使用外固定架并发症。因此,其力学性能更佳,从生物力学角度可以推广使用。