骨折的生物力学
跟骨骨折 生物力学
跟骨骨折是指跟骨（Calcaneus）发生断裂或断裂性变形的情况。
在了解跟骨骨折的生物力学时，我们需要考虑以下几个方面：
1. 受力方式：跟骨骨折通常是由于外力作用造成的，如高处坠落、车祸等。
这些外力可能通过直接压力、扭转或剪切等方式作用于跟骨。
2. 解剖结构特点：跟骨具有复杂的解剖结构，包括骨皮质、骨小梁、韧带、滑膜等。
这些结构对其抗力和稳定性起着重要作用。
3. 应力分布：受力施加在跟骨上时，会导致应力分布不均匀。
一般来说，跟骨中间部分承受的力较大，而前后部位较轻。
4. 强度和骨质状况：骨折的发生还与个体的骨强度和骨质状况相关。
例如，骨质疏松、骨质疾病等因素会降低骨的强度，增加骨折的风险。
5. 力的传递路径：跟骨骨折通常涉及到相邻结构的受力情况。
例如，踝关节和跟腱可能会对跟骨的应力产生影响。
了解这些生物力学的相关因素可以帮助我们更好地理解跟骨骨折的发生机制和治疗方法。
同时，在设计骨折修复手术或康复方案时，也需要考虑这些生物力学因素来确保恢复过程中的稳定性和功能恢复。
股骨干骨折的生物力学研究进展
实用骨科杂志
第 １ ３卷 ， １ 第 １期 ，０ ７年 １ ２０
图霪
股 骨 干 骨 折 的 生 物 力 学 研 究 进 展
张 华 ， 鹏 ， 耀 荣 ， 建 民 赵 安 吴
（ 肃 中医学院 ， 肃 兰州 ７００） 甘 甘 ３ ０ ０
文 章 编 号 ：０ ８ ５ ７ （ ０ ７ １ — ０ ６ １ ０ — ５ ２ ２ ０ ） １ ６ ９—０ ３
中图分类号 ： ８．２ Ｒ６ ３ ４
文献标识码 ： Ａ
股骨干是人体中最长的管状骨， 由厚而坚强的圆柱形密 致骨构成。股骨干骨折是临床的常见病和多发病， 其正确治
疗需要了解股骨干的解剖、 生物力学及创作机制， 并根据骨
有关。刘安庆等 也通过实验分析认为， 在不同的载荷下股 骨干上的应力分布范 围主要集中在中下 １３ 并由此得 ／ 处，
１ 股 骨干的解 剖及生物力学特 性
１２ 股骨干材料力学特性 股骨干是一种具有新陈代谢功 ．
能的有生命的材料。它主要 由密质骨构成， 是胶原纤维增强 的层合复合材料， 除血管和骨细胞外， 空隙极少， 含有大量的
哈佛式系统， 呈现非线性粘弹性性能。它的生长符合 Ｗｏ ｆ ｌ ｆ 定律， 活体骨不断进行着骨再建的过程， 使骨的内部结构和
股骨干下 １３ ， ／ 段 即股骨踝上 ５ ｍ 的部位为股骨干 ～７ ｃ 与股骨髁的移行部， 此处股骨的横截面由圆形逐渐增大变成 扁圆形， 骨髓腔也产生相应的变化， 股骨嵴的两唇在此平面 的后侧彼此分离形成一尖端向上的三角形平面（ 胭面）此处 ， 骨表面凹凸不平。根据工程力学原理［ ， ２ 在构件断面突然改 ］ 变的附近区域或构件表面粗糙不平、 光洁度不好的部分 ， 会 引起应力集 中， 成为力学上的薄弱点， 应力损伤往往由此开
胫骨平台骨折生物力学研究进展
・１１０・其数值越大，说明系统固定越牢固。
指定负载（ａｓｓｉｇｎｅｄｌｏａｄｉｎｇ）是研究者通过给予相同的负载，来达到测量相同受力下系统的承载能力。
指定负载的具体数值，一般参考以往经验或实验结果加以确定［１“。
最大失效载荷（ｍａｘｉｍｕｍｌｏａｄｔｏｆａｉｌｕｒｅ），也称作最终失效载荷（ｕｌｔｉｍａｔｅｆａｉｌｕｒｅｌｏａｄ）［７］，是指系统固定失败前所能承受的最大负载。
它反映了系统对负载的最大承受量ｌｉｓ．１６３。
这是测量系统生物力学的一个重要指标。
但对于系统失效的界定，文献报道各有不同，Ｍｕｅｌｌｅｒ等提出为胫骨平台轴向塌陷超过１ｃ耐５｜，而～ｉ等［６］认为在指定负载下，轴向塌陷超过３ｒｎｌＴｌ即被认定为系统失效。
然而，多数学者在研究中以３ｍｍ作为判断系统是否失效的标准。
４临床意义４．１内固定与外固定在胫骨平台骨折的治疗中，外固定和内固定以一种对立而又统一的方式存在，且各有优缺点。
外固定往往作为一种临时固定，对于难以在短期内行内固定手术，又需要早期固定的患者，是最佳选择之一。
Ｚｈｉｍ等［２］经相关研究后认为，虽然内固定在固定强度上要优于外固定，但外固定在骨折固定中能够非常准确地进行微调，更适合需要微小校正、延长或短缩肢体的患者。
～ｉ等【１７］随访研究年纪较大的双髁移位性胫骨平台骨折患者平均３ｌ；个月，认为圆环形外固定支架是治疗这类患者安全、稳定、可信赖的固定方式。
在胫骨近段非关节内骨折中，当骨折片的高度小于６ｃｎｌ时，许多方法如石膏固定、髓内钉固定尚存在一定争议，但外固定是此类骨折的应用指征ｎ８｜。
在非经关节的胫骨近段楔形骨折模型实验中，Ｐｅｉｎｄｌ等［８］选用了多种不同的内固定与外固定进行固定比较（见图１），实验中双钢板结构在轴向移位、内旋等方面明显好于锁定钢板结构和外固定支架，而在后侧旋转稳定性比较中，双钢板结构要明显优于外固定支架，而与锁定钢板组结果相似。
但在考虑软组织的临床骨折应用中，作者指出双钢板与外固定支架往往代表了两种治疗方法的极端，即双钢板对于软组织的影响破坏最大，临床往往无法施行或不被建议使用，而外固定支架则被认为是对软组织“最为友好”的方法，尽管可能存在钉道感染等并发症。
髋臼骨折生物力学研究进展
特点做 一综 述。
１ 髋 臼解 剖 学 特 点 及 生 理 功 能
力 约 为体 重 的 ２ ％ ～３ ％ ： 足 静 止 站 的 ２ ５ 由髂 骨构成 。正 常人体 负重力 ０ ０ 单 ／．
一
拱 形结 构 ， 臼顶 ， 髋 臼 主要负 重 的厚 薄与坚实状态 ， 称 是 决定 解剖形 态下 的
状态下 的致伤 机制及 对人体 的影 响 。 区。前后 两柱之 间的髋 臼窝较 薄弱 。 外 固定 质量［－］ １１。 ３４ 本 文 就 髋 臼 的 解 剖 学 特 点 及 生 理 功 能 、 伤 时 。股 骨头 可 由此 向 内穿透 进入 盆 ３ 髋 臼 骨 折 生 物 力 学 特 点
较 大 ，特 别 是 一 些 复 杂 的髋 臼 骨 折 ， 即 角度 ， 髋 臼的后 角到 前角 ， 臼的前 还分若干 亚型 。 从 髋 国内张春才等学者 提出
使 手术治疗也难 以达到完全 解剖复位 ， 倾 角逐渐下 降 ， 坐位 时 。 前倾 角增 大 ， 站 将髋 臼分 为三柱 、 壁和基 于此 的髋 臼骨 卧位时前 倾角减 折浮 动分类 法 【］并认 为 ， 臼前 、 、 Ｉ， ２ 髋 中 从 而易导致创伤性关节炎的发生 】不 立 时前倾 角变化不 大 ， 。 同类 型的骨折有着完 全不 同的预后 ． 而 小 。 后柱 的划分 。提示在复 位与 固定方 面 ： 且作 为一种关节 内骨 折 。 其生物力 学研 髋 臼及邻 近结构划分 为前柱 、 后柱
理功能 ， 臼骨折后将 使股 骨头与髋 臼 是直线 型 。 端 为 曲线 状 ， 臼前 缘 的 骨折 ； ２ Ｔ形 骨折 ； ３ 髋 远 髋 Ｂ． Ｂ ，前柱加后 半横
肱骨远端骨折内固定选择及其生物力学分析
钢板固定 （ １ ３管形钢 板 、 解 剖钢板 、 Ｙ形钢板 、 重 建钢板 及各种新 型钢板单钢板 、 双钢板 平行或垂直 内固定 ） 和外 固定支架 固定 。然而 任何 一种 内 固定 方 法并 非尽 善尽 美 。内固定中存在的主要问题是肱骨远端皮质较薄， 钢板 固定 比较 困难 ， 尤 其 是 骨折 粉 碎严 重者 ， 无法达到有效 固 定； 克 氏针 、 张力带虽在 固定碎骨块方 面有优势 ， 但克 氏针 退 出是其最大缺陷， 由此导致 的关节活动受限 、 感染是内固 定失败的主要原因。目前经生物力学研究验证的内固定方 式以 Ａ Ｏ双钢板或特型钢板为代表， 术后符合肱 骨远端生 物力学特点并允许患者早期进行肘关节功 能训练 ， 临床应 用较 多 。Ｙ形 钢板 、 双 钢板 、 双 克 氏针及 双张 力带 固定 有 助
Байду номын сангаас
关节外关节囊内骨折（ Ⅱ 型） 和关节囊外骨折（ Ⅲ型） 。
２ 内 固定 及 手 术方 式 选 择
鉴于肱骨远端骨折保 守治疗并 发症发 生率高 ， 肘 关 节功能差 ， 目前 多主 张采用 切开 复位牢 固 内固定术 。 国内外学者提 出肱骨远 端双柱理 论 ， 即肱骨远 端在冠 状 面为三角形 ， 前方 的冠状窝 和后方 的鹰嘴窝 占据 中央区 域大部分 ， 两 侧 内、 外髁 向近侧 延伸 形成 坚强 的双柱 ； 认 为肱骨远端的合理 固定不仅要恢 复带关 节面的肱骨小 头和滑 车关节 ， 还要恢复内 、 外侧双柱 的完整性。 肱骨远端骨折内固定方法有多种 ， 包括 克氏针 、 螺钉 固定（ 经皮交叉克氏针 固定 、 双克 氏针及 双张力带 固定） ，
骨折的生物力学原理
骨折的生物力学原理骨折是指骨骼的完整性受到破坏，通常由于外力作用而导致。
在人体中，骨骼是一个重要的支撑系统，能够承受和分散身体的压力和力量。
因此，了解骨折的生物力学原理对于骨折的治疗和康复至关重要。
骨骼的生物力学特性骨骼是由钙盐和胶原纤维组成的复杂结构。
它具有一定的韧性和强度，能够承受外力的作用。
骨骼的生物力学特性取决于其微观结构和组织排列方式。
骨折的力学原理在应用力的作用下，骨折通常发生在骨骼受力最弱的部位。
骨骼受到外力作用时，会出现压力、拉力和剪力。
这些力的作用会导致骨骼发生形变，当力的大小超过骨骼能承受的极限时，骨骼就会发生骨折。
骨折的类型根据骨折发生的方式和骨骼断裂的形态，骨折可以分为多种类型。
常见的骨折类型包括：完全骨折、不完全骨折、开放性骨折和闭合性骨折。
完全骨折是指骨骼完全断裂成两段，不完全骨折则是指骨骼只有部分断裂。
开放性骨折是指骨骼断裂后露出皮肤，而闭合性骨折则是指骨骼断裂后未露出皮肤。
骨折的治疗原则骨折的治疗旨在恢复骨骼的完整性和功能。
根据骨折的类型和位置，治疗方法可以包括保守治疗和手术治疗。
保守治疗主要包括骨折复位、固定和康复训练，手术治疗则是通过手术操作来恢复骨骼的完整性。
骨折的固定方法骨折的固定是指将骨骼断裂的两段牢固地连接在一起，以促进骨折的愈合。
常用的固定方法包括外固定和内固定。
外固定是通过外部装置将骨骼断裂的两段固定在一起，而内固定则是通过内部装置（如钢板、钢钉等）将骨骼断裂的两段固定在一起。
骨折的愈合过程骨折的愈合是一个复杂的生物力学过程。
在骨折发生后，通过骨骼周围的软组织形成血肉瘢痕，这是骨折愈合的第一阶段。
随后，骨骼周围的软骨组织逐渐转变为硬骨组织，形成初生骨，这是骨折愈合的第二阶段。
最后，初生骨逐渐重塑为成熟的骨组织，完成骨折的愈合。
骨折的康复训练骨折的康复训练是恢复骨骼功能和加速骨折愈合的关键。
康复训练包括功能锻炼、肌肉力量训练和平衡训练等。
通过逐渐增加运动强度和范围，可以促进骨折部位的血液循环和新陈代谢，加速骨折的愈合。
股骨近端骨折及其临床治疗的生物力学研究进展
骨颈 的扭 转角 度 ； 结果 显示 上述 指 标 经统 计 学分 析 差
异无 统计 学意 义 ， 记忆 合 金 钉 板 较 Ｄ 但 ＨＳ稳 定 ， 质 骨
的进 一步 破坏 少 ， 能保持 股 骨 近段 结 构 的完 整性 。李
云峰 等 Ｈ 将 ８具 国人 新 鲜股 骨 标 本 通 过解 剖 型 锁定
靠 的理 论 指导 －］ ２。现 将 股 骨 近 端 骨 折 及 其 临床 治 疗 的生 物力学 研究 进展 综述 如下 。
１ 股 骨 近 端 骨 折 的 生物 力 学 性 人 群 股 骨结
构 的三维 有 限元模 型 ， 析 了运 动荷 载 作 用下 此 类股 分
钩板 （ ｎ ｔ ｃｌｙ ｅｌ ｋｄ ｈｏ ａａｏ ａ ｔ ｏ ｅ ｏｋ～ｐａ ， Ｌ Ｐ） ｍｉ ｐ ｃ ｌ ｅ Ａ Ｈ 和动 ｔ
２ 内 固定 治 疗 股 骨 近 端 骨 折 的 生 物 力 学研 究
２ １ 髓 外 固定 姚 建 锋 等 运 用 动 力 髋 螺 钉 （ ｙ ． ｄ ｎ ｍ ｅｈｐｓｒｗ， Ｈ ） 固定 治疗 股 骨 转 子 问骨 折 ， ａ ｉ ｉ ｃｅ Ｄ Ｓ 内 从 生物力 学 角 度 分 析 认 为 ， Ｈ Ｄ Ｓ主 要 分 担 张 应 力 传 导 ； ＨＳ通 过 Ｗａｄ氏 三 角 内 以 减 少 对 分 隔 线 的 破 Ｄ ｒ
合 。Ｓｍ 等 用生 物力 学分 析 Ｄ Ｓ断 钉原 因 ， 果显 ｉ Ｈ 结 示 股骨 负 重 时 Ｄ ＨＳ在 股 骨 外 侧 产 生 压 拉 应 变 的 倒 转， 作为 股 骨最 大 负 重 部 分 的 小 转 子 部 分 ， 后 应 变 术 数 正常 ， 但力 臂变 大 ； 当小 转子 侧 骨质 不 能 支持 时 ， 易 发 生折 弯力 及应 力遮 挡 ， 成 钢板 侧 固定螺 钉疲 劳性 造 折 断 ， 固定 松 动 ， 发骨 不连 及髋 内翻 。 内 继 何斌 等 将 １ ０对股 骨标 本 随机 分 为骨 折模 型抗 扭 和抗 压 两 组 ， 两 组制 成 Ｅ ａｓＶ 的 不稳 定 转 子 在 ｖｎ Ｉ 型 问 骨折 模 型 的 一 侧 直 接 置 入 Ｄ ＨＳ内 固定 作 为 对 照 组， 另一侧 注入 ＭＩ Ｘ Ｉ ３后 再置 入 Ｄ Ｓ内 固定 作 为 强 Ｇ Ｈ 化组 ， 分别 进行 扭 转 加 载 试 验 及 轴 向压 缩 试 验 ， 比较 强化组 与 对照组 的生物 力学 性 能 ， 结果 表 明 强化 组 在
医用生物力学
医用生物力学生物力学是研究生物体在受力作用下的运动和变形规律的一门学科。
在医学领域，生物力学特指人体组织和器官的力学特性研究，即医用生物力学。
医用生物力学通过力学原理分析人体运动和生理功能，为医学诊断和治疗提供重要依据。
1. 医用生物力学的基础概念医用生物力学是交叉学科，结合了力学、生物学和医学知识。
医用生物力学研究的对象包括骨骼、肌肉、关节等人体组织与器官，着重于分析其结构、功能和运动特性。
通过观察生物体受力时的行为，可以了解疾病的发生和发展机制，为疾病的治疗和康复提供理论和技术支持。
2. 医用生物力学在医学中的应用2.1 骨折修复医用生物力学在骨折修复领域有重要应用。
通过研究骨折部位受力情况和骨折愈合过程，医师可以设计合适的支具和康复方案，促进骨折愈合，恢复患者的功能。
2.2 关节疾病治疗关节疾病如骨关节炎是医学中常见病症。
医用生物力学研究了关节受力时的应力分布和关节运动规律，为关节疾病的治疗提供了重要依据。
例如，通过改善关节受力方式和设计合适的假体，可以有效治疗关节疾病，缓解患者疼痛。
2.3 运动损伤预防医用生物力学还可用于运动损伤的预防。
研究人体在运动中的受力情况，分析不同运动方式对身体的影响，有助于制定科学的运动计划，减少运动损伤的发生率，提高运动效果。
3. 医用生物力学的未来发展随着医学和技术的不断进步，医用生物力学将在医学中发挥更大的作用。
未来，医用生物力学或将应用于个性化医学、生物医学工程等领域，为医学诊断和治疗提供更精准的信息和方案，实现个体化医疗的目标。
结语医用生物力学是医学领域中一个重要的交叉学科，通过力学原理研究人体结构和功能，为医学诊断和治疗提供科学依据。
随着科学技术的不断发展，医用生物力学的应用范围将不断扩大，为人类健康带来更多福祉。
Hangman骨折及内固定术生物力学评价与临床应用
Ⅲ Ｈ ａ ｎ ｇ ｍａ ｎ骨 折 的于 术 治疗 、
关键词 颈柞 ； Ｈ ａ ｎ ｇ ｍ ａ ｎ骨折 ； 牛物 力学 ； 稳 定性 ； 内固定 ； 刨伤 文章编号 ： ２ ０ ９ ５ — ５ ５ ６ １ （ ２ ０ ｜ ４ ） ０ １ － ０ ０ ３ ０ － ０ ５ 中图分类号 ： Ｒ ６ ８ ３ ． ２ ： Ｒ ３ １ ８ ． ０ １ 文献标 志码 ： Ａ
ｌ ｆ ｏ ｓ ｐ ｉ ｔ ａ ｌ ｔ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｖ ａ ｎ ｇ Ｍｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｒ ｙ Ｒｅ ｇ ｉ ｏ ｎ（ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｉ １ ０ ０ １ ６， Ｃ ｈ ｉ ｎ 《 ｌ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｔ Ｉ ， ｏ ｈ ｓ ｅ ｉ ￣ ｅ ｂ ｉ ｏ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｅ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｕ ｎ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｈ ａ ｎ ｇ ｍａ ｌ ｌ ｌ ｆ ａ ｅ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ １ ｆ ） ｒ ｅ ｎ ｔ
应 用。方法
本研究分基础牛物力学实验 和临床 病例 研究两 部分 ， 基础 生物 力学实验 取 ６例新鲜 尸体 上颈椎 标
本， 其ｒ ｝ ｊ １ 例标本为对照组（ 即完整标本组 ） ， 实验组共分为 ８组 ， １组为 Ｃ ， 双侧椎 弓峡部切断 ， Ⅱ组在 Ｉ 组基础 上 加Ｃ 前纵韧带切断 ， Ⅲ组在 Ⅱ组基础 ＿ Ｌ 加Ｃ 一 ， 椎问盘切除 ， Ⅳ组为在 Ⅱ组基础上 行后路单纯 Ｃ 椎 弓根螺钉 内 固 定， Ｖ组为在 Ⅲ组基础 ｋ 行后路单纯 Ｃ 椎 弓根螺钉 内固定 ， Ⅵ组 为后路 Ｃ ～ 短 节段椎 弓根螺钼 内固定 ， Ⅶ组 为前 路Ｃ ～ ， 植骨融 合内固定 ， Ⅷ组为前路 Ｃ 椎体次全切 除 、 植骨融合内固定 。对 不同类 型 Ｈ ａ ｎ ｇ ｍ ａ ｎ骨折及不同 内固定 状态行相关生物力学监测 ， 并行统计学分析 。临床病例研究将 近 ５年我 院收治 的 ６ ７例 不同类型 的 Ｈ ａ ｎ ｇ ｍａ ｎ骨折 分为 ４组 ： Ａ组采用后路行 Ｃ 椎 弓根螺钉 内固定术 ， Ｂ组行后路 Ｃ ～ ， 椎 弓根螺钉 内固定术 ． Ｃ组行 前路 Ｃ ～ 植骨融 合 内固定术 ， Ｄ组行 前路 Ｃ 椎体次全切除、 植骨融合钛板 内固定术 。通过随访测 量 Ｃ 。 位 移和成 角情况 。结 果 在２ ． ５ Ｎ ｍ力矩载荷下 ， 随着 Ｈ ａ ｎ ｇ ｍａ ｎ骨折不稳定程度增加 ， ６个方 向的运动 范围 （ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｒ Ｕ Ｍ） 均呈不 同 程度逐渐增 加 ， 但骨折 Ｉ 组和骨折 Ⅱ组之间差异无统计学意义 ， Ｖ组与Ⅳ组 比较 Ｃ ， Ｒ Ｕ Ｍ值有所增加 ， 但差异无 统 ｛ ｒ 学意义 ； Ⅵ组 、 Ⅶ组 和Ⅷ组 Ｒ Ｕ Ｍ 值较 对照组均 明 减 小 ， 但二 三 者间差 异无统 汁学意 义； ６ ７例 Ｈ ａ ｎ ｇ ｍａ ｎ骨折术 后 获平均 ２ ８ ． ６个月随访 ， Ｂ组 、 Ｃ组和 Ｄ组平均移位及平均成角均较 Ａ组 明 减小 （ Ｐ＜ ０ ． ０ ５ ） ， 但 三组间 比较差异 无 镜 汁学意义 、结论 基础 ＿ 牛物力学测试及临床病例研究均提示 ： （ １ ） 前纵 韧带和椎 Ｊ 盘损伤尤 其是 后昔损伤会 导 致Ｃ ， ， ， 明显不稳 ； （ ２ ） 单纯 Ｃ 椎 弓根螺钉 内固定对 相邻 节段影响较小 ， 但仅适 合 １ Ｈ ａ ｎ ｇ ｍ ａ ｎ 骨折 ； （ ３ ） Ｃ 惟 弓根 螺钉 、 Ｃ ： 及Ｃ ～ 前路植骨融合 内固定均是治疗 Ⅱ犁 Ｈ ａ ｎ ｇ ｍ ａ ｎ骨 折 的有 效力 法： 而Ｃ ， ， ， 椎， 根螺钉 内嘲定还适 合
骨伤科生物力学
骨伤科生物力学骨伤科生物力学是研究人体骨骼系统在运动中的力学特性和力学变化规律的学科。
它结合了生物学和力学的原理，通过研究骨骼系统的力学行为，可以帮助医生更好地理解和治疗骨伤疾病。
一、骨骼系统的力学特性骨骼系统是人体的支撑结构，能够承受来自外部的力和负载。
骨骼系统的力学特性包括骨骼的刚度、强度和韧性。
1. 刚度：骨骼的刚度是指骨骼对外部力的抵抗能力。
刚度越大，骨骼对外力的变形程度越小。
骨骼的刚度主要由骨组织的弹性模量决定，不同骨骼部位的刚度也不同。
2. 强度：骨骼的强度是指骨骼能够承受的最大力。
强度与骨骼的结构和组织密切相关，骨骼中的骨小梁和骨小片是承受压力和拉力的主要部位，它们的数量和分布对骨骼的强度起着重要作用。
3. 韧性：骨骼的韧性是指骨骼对外部冲击或震动的抵抗能力。
韧性主要由骨骼的韧带和骨骼间负责缓冲和吸收冲击力的软骨组织共同作用。
二、生物力学在骨伤科中的应用生物力学研究的目标是通过分析骨骼系统的力学行为，为骨伤科的临床实践提供理论依据和技术支持。
1. 骨折修复：生物力学可以帮助医生了解骨折过程中骨骼的应力和应变变化，通过设计适当的外固定装置或内固定器材来促进骨折的愈合。
此外，生物力学还可以评估不同修复方法的效果，并优化治疗方案。
2. 关节置换：生物力学可以评估关节置换术的效果和潜在的机械问题，为手术方案的选择和术后康复提供指导。
通过模拟和分析关节的力学行为，可以预测人工关节的寿命和功能，进一步优化关节置换手术的效果。
3. 运动损伤预防：生物力学可以分析运动时骨骼系统的负荷分布和运动方式，帮助预防运动损伤的发生。
通过评估运动员的运动技术和姿势，可以提出相应的建议和指导，减少运动伤害的风险。
4. 功能评估和康复训练：生物力学可以通过运动分析和力学测量来评估患者的骨骼功能，并设计个性化的康复训练方案。
通过监测康复过程中的力学变化，可以及时调整康复计划，提高康复效果。
三、发展趋势和挑战随着科技的进步和研究的深入，骨伤科生物力学面临着新的机遇和挑战。
桡骨干骨折钢板内固定的生物力学研究
ｐ ａｅ ｆ ａ ｉｎ ｉ ｉｔｌｔｉｄ ｐ ｒ． Ｃｏｎ ｌ ｓｏ Ｔｈｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ｐｒｖｄｅ ｏ ｅ ｔｅ ｒ ｖｄ ｎ ｅ ｏ ｈｅｆｘ ｄ ｐｏ ｉｉｎ ｏ ｐ ｒ ｔｏ ｌ ｔ ｘ ｔｏ ｎ ｄ ｓａ ｈ ｒ ａ ｔ ｉ ｃ ｕ ｉｎ ｓｒ ｓ ａ ｃ ｏ ｉ ｓｓ ｍ ｈ ｏｙ ｅ ｉｅ ｃ ｓｆ ｒｔ ｅ ｓｔｏ ｆｏ ｅ ａ ｉｎ ｉ ｗｉ ａｅ ａ ｄ ｓ ｒ ｗｓｉ ｌｎ ｃ ｆｔ ｅｆａ ｔ ｒ ｓａ ｅｌ ｃ ｔｄ ｏ ｐｐ ｒｏ ｄｄｅ ｔ ｒ ａ ｓｏ ｈ ａ ｕ ｔ ｐｌｔ ｎ ｃ ｅ ｎ ｃｉ ｉ ．Ｉ ｈ ｒ ｃｕ ｅ ｒ ｏ ａｅ ｎ ｕ ｅ ｒｍｉ ｌ ｈｉｄ ｐ ｒ ｆｔ ｅｒ ｄｉｓ．ｔ ｅ ｄ ｒａ ａｅ ｆ ａ ｉｎ ｈ ｔ ｈ ｏ ｓ ｌｐｌｔ ｘ ｔｏ ｉ
（ 关键 词 】 桡 骨骨 折 ； 生物 力学 ； 固 定 ； 内 钢板 螺钉
［ 图 分类 号 ］ Ｒ ８ ． １ 中 ６ ３ ４ ［ 献标识码］ Ａ 文 ［ 章 编 号 ］ １０ ８ ４ （ ０ １ ０ ０ ８ 文 ０ ８— ８ ９ ２ １ ） ７— ７ ６—０ ３
Ｂｉ ｍ ｅ ｈ ｏ ｃ ａｎｉｓ ｒ ｓ ａｒ ｈ ｆｆ ａ ｕｒ ｆｒ ｄｉ ａｐｈ ｓｓ ｆｘ ｄ ｌ ｔ ｎｄ ｓ ｒ ｗｓ ｃ ｅ ｅ ｃ ｏ ｒ ｃｔ ｅ ｏ ａ ａｌｄｉ ｙ ｉ ｅ ｂｙ ｐ ａ ｅ ａ ｃ ｅ ｉ
高 军 茂 ， 王鹏 程
（ ．河 北 医科 大学 以岭 医院 ， １ 河北 石 家庄 ０ ０ ９ ； ．河 北 医科 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 学第三附属 医院 ， ５０ １２ 河北 石 家庄 ０ ０ ５ ） ５ ０ １
［ 要 ］ 目的 比较 桡 骨 干 上 中下 段 不 同 部 位 骨 折 时 ， 板 固 定在 掌 侧 和 背 侧 的 生 物 摘 钢
骨伤生物力学-骨的功能适应性与骨折治疗的弹性固定准则
一、骨的结构
结缔组织
人或动物体内具有支持、营养、保护和连接机能的组织。
骨组织
细胞、纤维、骨基质 骨细胞、成骨细胞、破骨细胞
第二节 骨的功能适应性
一、Wolff定律及其可能作用方式
骨功能的每一改变，都有与数学法则一致 的确定的内部结构和外部形态的变化。
载
荷
面
积
骨
骨细
骨
矿 物
胶
胞 外
细
质
质液
胞
电 信号
骨萎缩
面积减小 σi增大
三、断端生理应力
生理应力：可加速骨折端愈合速度、提高愈合质量的断面应力。 恒定生理应力：由器械加载产生，可增加断面的磨擦力，增强固 定稳定性，缩小新生骨细胞的爬行距离。 间断性生理应力：由功能锻炼、肌肉内在动力产生，一般并非周 期性，可促进局部血液循环，激发骨折端新生骨细胞增长。
热电效应是压电效应的次级效应。
二、压电效应产生机制 1. 压电性机制
骨中胶原纤维是以氢键或交叉耦联形式存在。并且整齐的排列成非 对称形式。
2. 半导体机制
磷灰石
胶原纤维
骨组织由胶原纤维和羟基磷灰石组成，胶原纤维是带负电的N 型半导体，磷灰石是带正电的P型半导体。两者形成PN结。
知识点
Wolff 定律、长骨的功能适应性 骨的重建及其目标 顾孟氏定律：固定稳定、非功能替代、断端生理应力 骨的压电效应、逆压电效应及热电效应
固定是骨折复位后功能活动的基础 功能活动是骨折治疗的目的和手段
固定应服从修复的需要
固定的要求
器械与骨折远、近端构成几何不变体系 功能活动时对断端的正常应力分布干扰较小
二、非功能替代
骨重建与应力关系的反馈系统
骨科生物力学实验的常用测试手段及主要力学指标
骨科生物力学实验的常用测试手段及主要力学指标测试手段：加载装置：材料力学试验机一般的材料试验机，都是单轴位移控制方式，即是匀速线位移或角位移加载。
它限制了测量的方式，对有载荷控制要求的测量无能为力。
单轴是指单一自由度运动。
高档材料试验机则可以进行多轴的位移及载荷控制。
材料试验机配合各种传感器，可以直接测出线位移、角位移、力、力矩、应变等物理量。
三维运动试验机通过对标本反复加载、卸载一定量的载荷，测量标本的前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转等六个运动方向的运动幅度，划分出弹性区和中性区范围。
从而确定标本的三维运动范围。
撞击试验机人体撞击试验机是将具有一定质量和形态的撞击头，以一定的速度撞击到研究对象上，摹拟战伤、交通事故和其它创伤时人体的损伤。
压敏片：是较先进的测量方法．它是由富士公司生产的压敏纸。
该纸在受力后会变颜色。
颜色的深浅于力的大小成比例。
应变片：在被测物表面贴应变片．通过应变仪可测出物体的应变，。
优点：可以作实时动态测量。
缺点：影响因素较多。
且不易排除。
X光片测量：在对附有肌肉、软组织或一些无法暴露的部位时，可以采用在标本旁附一金属标尺，拍摄X光片．然后通过X光片测量．计算出位移、尺寸、角度等。
这种方法一般精度较低。
测量显微镜激光三维扫描仪有限元分析：有限元法的基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互联接在一起的单元的组合体。
由于单元能按不同的联结方式进行组合，且单元本身又可以有不同形状，因此可以模拟几何形状复杂的求解域。
利用有限元软件的强大建模功能及其接口工具．可以很逼真地建立三维人体骨骼、肌肉、血管等器官组织，并赋予其生物力学材料特性。
在仿真实验中，对模型进行实验条件仿真(几何约束、固定载荷、冲击载荷、温度特性等)，模拟拉伸、弯曲、扭转、三点弯、抗疲劳等力学实验，可以求解获得在不同实验条件下模型任意部位变形、应力/应变分布、内部能量变化、极限破坏分析等变化情况。
主要力学指标：力：是物体之间的相互作用。
骨折固定生物力学试验综述
骨折固定生物力学试验综述发布时间：2022-04-11T10:39:34.938Z 来源：《中国科技信息》2022年1月上作者：张琛邢立杰霍尔凡[导读] 随着创伤骨科的发展和新型固定装置的出现，生物力学试验可以为实施新的内固定设计提供有利的证据，并验证内固定物的力学特性。
然而，力学试验也有局限性，尤其是在描述活体骨骼对机械刺激物的反应方面。
近年来，用于骨折手术的新的内固定技术有所增加，并且经过测试和验证后一直用于临床。
目前，由于对生物力学试验的设计缺乏共识，试验条件各不相同。
本文旨在总结力学加载、测试标本的一般形式及其优缺点。
还研究了测试参数与临床的相关性。
天津纳通医学科技研究院有限公司张琛邢立杰霍尔凡天津市 300300摘要：随着创伤骨科的发展和新型固定装置的出现，生物力学试验可以为实施新的内固定设计提供有利的证据，并验证内固定物的力学特性。
然而，力学试验也有局限性，尤其是在描述活体骨骼对机械刺激物的反应方面。
近年来，用于骨折手术的新的内固定技术有所增加，并且经过测试和验证后一直用于临床。
目前，由于对生物力学试验的设计缺乏共识，试验条件各不相同。
本文旨在总结力学加载、测试标本的一般形式及其优缺点。
还研究了测试参数与临床的相关性。
关键词：生物力学；骨折；尸体骨；合成骨；内固定内固定是使用金属螺钉、钢板、髓内针、钢丝或骨板直接固定断骨内或外面将断骨连接固定起来的手术，称为内固定。
这种手术主要用于骨折，需要切开修复以保持骨折端的修复。
一、力学测试方式1.刚性。
在生物力学测试中，刚度通常用于评估内固定运动性能。
刚度值越高，结构越强。
然而，刚度测试数据的准确性取决于几个变量。
在典型断端缺损模型中，骨植物足够坚硬，可以轻微变形。
在这种情况下，骨头只能用在固定植入物末端。
测量的刚度完全是跨越骨折的植入物的刚度。
如有限元仿真力学试验，多数研究是将内植入物与骨界面设置为绑定状态，忽略了内植入物-骨界面发生的位移。
骨骼的生物力学
*骨的载荷 *（一）骨的载荷 * 载荷即为外力，是一物体对另一物体的作用。 * 人体在运动或劳动时，骨要承受不同方式的
载荷。
*当力和力矩以不同方式施加于骨时，骨将受到拉
伸a、
*压缩b、弯曲c、剪切d、扭转e和复合f等载荷。
* 持续载荷对骨也会产生一定的影响。 * 即骨受到持续低载荷作用一段时间后，其组织会
* 2）骨的刚度 是指骨具有足够的抵抗变形的能力。
*
在某种载荷作用下，骨虽不发生断裂，但如果变 形过大，往往会影响骨结构与功能。
* 骨结构的刚度由弹性范围内的曲线斜率表示
* 影响骨强度与刚度的因素有：
* ①.压应力――肌收缩时所产生的压应力能防止拉
伸骨折的发生；
* ②.骨的大小和形状――骨的横截面积的大小及骨
* 往往会产生剪切骨折。
* 其骨折通常见于骨松质，如股骨髁和胫骨平台骨折。
*
* 4.骨受弯曲载荷所致的骨折
*
当骨骼的弯曲载荷承受极限超出外力的突然袭击时，造成拉应力大于压应力，发生骨组织的弯曲断
裂。
*前臂和手的生物力学模型 *举物时腰部生物力学模型
*身体各部舒适姿势的调节范围
* 一、骨的承载能力
衡量骨承载能力的三要素： 第一，要求骨有足够的强度。
即指骨在承载负荷的情况 下抵抗破坏的能力。
第二，要求骨有足够的刚度。
即指骨在外力作用下抵抗 变形的能力。
第三，要求骨有足够的稳定性。
即指骨保持原有平衡形态 的能力。
产生缓慢变形或蠕变。
* 在加载后的最初数小时（6～8小时），其蠕变现
象最显著，随后蠕变的速率则会降低。
* 一般而言，骨承受压力负荷的能力最大，其次是
拉力、剪切力和扭转力。
髌骨骨折治疗的生物力学研究
髌骨骨折是关节内骨折 ， 发生率 占全身骨折 的 １ ５ 其 ． ％。 ６ 手术 治疗 多趋 于保 留髌骨 ， 手术治疗多采用抓髌器或抱膝 非 圈， 治疗 目的是 恢复伸膝 装置的功 能， 保证关节 面 的平 整光
四头肌使 膝关 节伸 直， 骨端 施加力 量来 使膝关 节 产生 弯 胫
曲。（）ｅｊｍ ｎ ２Ｂ ｎａ ｉ 实验方法。标本制作基本同上所 述 ， 标本股 骨端 和胫骨端 固定 于实验机上， 保持膝关 节 ３ 。 。牵位股 ６位
滑， 防止形成创 伤性 关节 炎。因而 ， 彻底清 除关节腔 内积血 、 异物和碎骨片 ， 早期功能锻炼 ， 防股四头肌萎缩及关 节粘 预
“ ” 张 力 带 钢 丝 和 胥 氏张 力带 钢 丝 固定 效 果 最 好 ，Ｏ 张 力 ８字 Ａ
髌骨 骨折 由直接 暴力 引起 ， 往往是粉 碎性骨折 ， 折端分 离不 多， 是髌骨关节面破坏严重 。间接暴力引起 的， 但 往往 是横 断骨折， 断端远离 。这类 骨折 在受伤时为屈膝位， 髌骨 中部后方 为股 骨髁 阻挡， 发生 向后 的弯应 力， 髌骨两端受猛
力 牵 拉， 而在 髌 骨 后 弓 起 压 应 力 ， 方 引起 张 应 力 ， 方 因 ｌ 前 前
最外层的张应 力最 大， 杠杆作用最大。正常人从屈膝 下蹲到
完 全伸 直 ， 用在 髌 腱及 髌 骨关 节 的作 用 力将 达 体 重 的 作 ２５ ． 。据研 究， ．～３ ２倍 当人在平 地行走时通过髌腱 的直力 为 ８ ０Ｎ， 上下楼 梯时增 加到 １９０Ｎ。当膝关节 伸屈活 ５ 而在 ０ 动时， 四头肌收缩在髌骨上下端产生张力， 张力在完全 股 这些 伸直时接近 ２ ４Ｎ 。同时在伸直过程 中， 股关节上产生 ９ 在髌 压力 即髌股关节作用力 ， 在膝关节屈曲一定角度时达到最 其 大值， 时髌 骨所 受张力最大 。膝关节屈 曲３ 。 时 ， 此 ６位 髌股关 节作用力达到最大值 。
骨折治疗效果评估方法
骨折治疗效果评估方法引言骨折是常见的骨骼系统损伤，治疗效果评估是判断治疗方案是否有效的重要指标。
本文介绍了一些常用的骨折治疗效果评估方法。
1. X射线检查X射线检查是一种常用的骨折治疗效果评估方法。
通过拍摄受伤部位的X射线照片，医生可以观察骨折愈合情况，判断治疗是否有效。
常用的评估指标包括骨折愈合时间、骨折位置和角度的变化等。
2. 临床评估临床评估是另一种常用的骨折治疗效果评估方法。
医生可以通过观察患者的身体状况、疼痛程度和功能恢复情况等指标，来评估治疗的效果。
常用的评估工具包括视觉模拟评分(VAS)、功能恢复评分等。
3. 影像学技术除了X射线检查，还有其他影像学技术可以用于骨折治疗效果评估。
例如，磁共振成像(MRI)可以提供更详细的骨折愈合情况和软组织损伤情况。
超声检查也可以用于评估骨折治疗的效果。
4. 生物力学测试生物力学测试是一种通过测量骨骼力学性能来评估骨折治疗效果的方法。
例如，通过测量骨骼的刚度、韧度和骨密度等指标，可以评估骨折治疗的效果。
5. 患者满意度调查患者满意度调查是评估骨折治疗效果的重要手段之一。
通过向患者发送问卷调查，可以了解他们对治疗结果的满意程度和治疗过程中的体验，从而评估治疗效果。
结论骨折治疗效果评估方法多种多样，可以通过X射线检查、临床评估、影像学技术、生物力学测试和患者满意度调查等方式进行评估。
在选择评估方法时，应根据具体情况综合运用，以获得准确可靠的结果。
同时，需要注意评估方法的可行性和安全性，以确保评估过程不会对患者造成额外的伤害。
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A.一期愈合 （1）一期接触愈合 （2）一期间隙愈合
B.二期愈合 （1）二期接触愈合 （2）二期间隙愈合
骨折愈合的影响因素
血供、生物学因子、化学因子、力 学环境、电磁刺激、超声刺激等
影响骨折端力学环境的因素
骨折固定的强度、骨折形态、骨折 复位情况、活动及负重时骨折间隙产生 应力的类型及大小
2. 板被用于抵抗张力置于骨的张力侧， 也可用于抗压缩、扭转或支持作用
3. 板的预弯允许骨折端的更均匀的加压 ，并防止对侧张开
骨螺钉
•把持力由外径和螺纹间距决定 •螺钉本身强度由杆的直径决定
髓内针
•大直径抗扭转能力好 •实心髓内针提供更大的抗 扭转和抗弯曲能力
DHS
•承受弯曲负荷，并 提供折端加压 •角钢板可抵抗扭转 但不提供折端加压
严格复查）
钢板
髓内针
适用于长管状骨粉碎骨折
生物学固定
尽可能保留有生物活性的组织 间接复位 获解剖对线，适合的稳定。
髓内针可完全替代钢板？
不可能
邻近关节的骨折多发损伤 尤其是胸外伤 国内现有条件
关于钢板使用长度的变化
S. R. Rozbruch Clin Orthop (Vol.354 1998) ■ 分析81例股骨干骨折钢板内固定 ■ 7 0年代；80年代；90年代；
对所有外固定架进行测试
其失败载荷均低于200N 前路应用1-2钢板固定，失败载荷 亦低于200N
多数作者认为
对于垂直不稳定型损伤前后 均应实施固定。 如垂直稳定而旋转不稳定， 前路固定仍是最好的指征（Tile）。
外固定常用于控制骨盆的出血
3枚针强度高于2枚针 5mm直径针强于4mm直径针
（Dather 1984）
骨折的生物力学
力学基本概念
生物力学
生物力学(biomechanics) － 是力和能量在生物系统 中的作用的科学
生物力学中力的形式
1.外力：通过接触点的作用力:重力，地面反作用力 2.内力：肌肉收缩力，关节囊及韧带的约束力
力矩
力矩－ 使物体围绕某个轴旋转 的力的作用，称为力矩或扭矩
力矩＝力×力到旋转轴的垂直距离
狗的动物实验证明 ☆ 8～12周 钢板固定的骨强度逐渐加强 ☆ 20周以后 达到正常骨强度80％
钢板固定下的骨愈合
20周后取板 ☆ 骨强度在4周内轻度下降 ☆ 取板8周后，骨强度甚至高于对侧完整骨
什麽因素造成钢板断裂？
？
骨折的愈合和钢板的断裂始终是一场竞技！
病人自身的因素
1 病人的配合------智障、帕金森氏病等 2 骨折周围软组织损伤严重------高能量损伤 3 全身因素------癌症、糖尿病等
微动及骨折愈合
早期，Sarmieno等发现，骨折端 的一定程度的活动刺激骨痂形成
Goodship等通过动物及临床研究： 外固定架固定下，可控制的微动与坚强 固定相比促进骨折愈合
微动的时机
微动在骨折愈合早期，一些特异性的细胞 募集或分化之前最有效，而在骨折愈合负重阶 段的周期微动使骨折愈合延迟
微动的频率
骨折长度：复位后骨折线长度 钢板跨越率：钢板与骨折长度比 拉力钉指数：钢板外拉力钉数与骨折 线长度（厘米）的百分比
骨折螺钉密度：经钢板的 螺钉数与骨折 长度（厘米）的比值
骨痂测量：骨折愈合后在其最大宽度处 测量其正侧位
结果
■ 钢板跨越率增加 ■ 固定螺钉数目减少 ■ 拉力螺钉指数下降 ■ 单皮质固定螺钉密度为零
医源性因素
1手术技术使用不当（减少手术步骤、内固定的选 择等） 2 间接复位技术 3 软组织剥离广泛 4 医生的经验--------病人的情况
医院现有的条件 器械情况
质量问题
预防措施
☆ 树立骨保护钢板的概念 ☆ 采用骨牵开器复位 ☆ 依据骨折的特点选用正确的内固定物 ☆ 正确的康复训练（CPM使用、地秤使用、
1. 切断SP韧带加大SP分离但并不影响SI 2. 切断SI前韧带加大SI移位而不影响SP 3. 切断SS、ST韧带对SI、SP影响很小
通常认为
合并后方损伤时存在垂直不稳定，单纯固定 前SP稳定性不够，仅提供完整骨盆 强度的 5％
双针三角形外固定架可提供最大稳定性，但 仅可承受300N载荷。
Tile
2. 当载荷增加时，骨承受重复性载荷的次数相 应下降
Loading Mode Tension Compression Shear
Ultimate Strength 135 MPa 205 MPa 71 MPa
年龄因素与骨结构变化的关系
△ 骨量下降——进行性丢失（50岁女性） △ 骨密度下降 △ 力学特性改变 △ 组织学改变
结构内部 发生角变形
跟骨、股骨 髁、胫骨平台
不同加载下骨的特性
弯曲
A.三点弯曲
B.四点弯曲
不同加载下骨的特性
弯曲
中位轴
沿中位轴，弯曲和扭转的应力是0 ，弯曲时凸侧为张力区，凹侧为 压力区
不同加载下骨的特性
扭转
几种固定物的力学特点
骨板
1. 板的抗弯能力与厚度的立方成正比， 板的厚度加倍，抗弯能力增加8倍
应力集中
疲劳
疲劳－是材料的特性，它导致材料 在被施加许多次较小负荷时破坏； 这个负荷小于单周期破坏材料所需 的负荷
不同加载下骨的特性
拉伸、压缩、 弯曲、剪切、 扭转、及复 合加载
不同加载下骨的特性
拉伸
结构变长 变细
跟骨撕脱 骨折
不同加载下骨的特性
压缩
变短变粗 锥体骨折
不同加载下骨的特性
剪切
结论
■ 在恒定的弯曲力矩下，钢板越长， 其发生的应变越小，且作用在螺 钉上的 应力也越小
■ 粉碎骨折中损伤面积 的增大， 也可使应变变小。
Gotzen 尸体截骨研究证实
■ 10 孔钢板两端各用两枚螺钉 ■ 8 孔钢板两端各用 在钢板上超过四枚螺钉固定 作用已足够。
■ 因弯曲应力作用于任何一个 螺钉上的最高张力即使在骨 最薄弱区，也不超过须拔出 它的力的二分之一。
• 使用多长的钢板 ？ • 使用多少枚螺钉 ？
目前： ■ 钢板跨越率 — 6 ■ 钢板螺钉密度 — 50%
男39 术后 9m
男，46
骨盆的生物力学
尸体实验证实
男39 术后 9m
J.S
北.T京积水潭医院
钢板断裂的原因及预防策略
应力大小与次数的关系
循环载荷对不锈钢与钛的影响
相同载荷下钛抗变形度是不锈钢的2 倍
钛
不
的
锈
弹
钢
性
弹
模
性
量
模
是
量
骨
是
的
骨
6
的
倍
12
倍
影响骨折固定效果的几种因素
骨骼
具有复杂的生物特性 无与比拟的修复特性 特殊的结构材料
力学强度上的改变
每十年： △ 弹性模量下降1.5％ △ 极限应变下降5～7％ △ 骨骼变脆（Brittle） △ 骨吸收外力的能力下降
骨的力学特性对骨—钢板系统的影响
☆ 刚度较低的骨将减少钢板抗剪力的能力 ☆ 骨质疏松或其它骨疾患可影响骨—钢板和
骨—螺钉界面的骨再塑形，从而最终影响 骨—钢板力学作用
骨折愈合的生物力学
☆ 大部分骨愈合是二期骨愈合，其特性是骨痂
形成
术后16周骨折愈合
骨折固定后力学传导方式
☆ 骨折近端 --- 钢板----骨折远端 ☆ 稳定性是通过钢板与骨的摩擦阻力完成
Stability by plate bone friction Regular bone quality
钢板固定下的骨愈合
实验证实短时间的周期低频率微动与 坚强外固定相比明显促进骨折愈合
而高频率微动对完整骨骼的重建有效， 但对骨折愈合的影响还没统一认识
微动的方向
轴向周期微动，不论其作用力方向如 何，均刺激骨折愈合
而骨折块间剪切活动诱导软骨痂中大 量的软骨分化，而不是骨折延迟愈合和不 愈合的主要原因
LCP及其应用
对抗拉出的力量最大
外固定架
稳定性取决于：
•针直径，抗弯刚性与针直径4次方成正比 •针数目 •骨与连杆的距离 •不同平面的针、杆 •增加杆的质量或数量
张力带原则
Tension band principle
力学环境与骨折愈合
传统骨折愈合模式
直接愈合 间接愈合
DCP固定后也可以发生骨痂愈合！
Chao和Aro修订的骨折愈合分类
影响骨折端力学环境的因素
一期和二期愈合完全恢复骨骼正 常的力量和强度所需的时间没有明显 的差别。而骨折愈合早期，外骨痂的 形成，可在哈佛氏成骨之前增加骨折 部位的强度。这是骨折二期愈合的优 点
通过骨折部位力学环境的控制，达 到骨折的二期愈合已成为骨干骨折的首 选
而骨痂的伸展与分布及分化速度均 受到施加于折端的力学刺激的影响
北北京J.T.S 京积积水水潭潭医医院院
骨愈合的环境
生物学因素（骨折周围的血运） 力学因素（尽早恢复其稳定）
将骨块解剖复位？
骨折治疗的成功条件
1. 防止骨折区域软组织再度损伤 2. 相对稳定的愈合条件 3. 医生的经验
人体骨骼载荷的环境
1. 日常生活中，骨每天承受重复性载荷，但该 载荷极低，不足以造成骨折
应力与应变
应力：作用在某种结构单位面积上的负荷 应变：物体受到负荷后的内部变形
应变＝尺寸的改变/原始尺寸
应力－应变曲线
Y:屈服点 U:断裂点
应力集中
在常规负荷下，一个物体内部的应力 可因局部影响而增加，如结构或材料 的缺陷。此现象为应力集中，可导致 断裂。
材料缺陷如裂痕、空隙、空洞或凹槽；形状 突然改变，‘锐角转角’ 临床：骨钻孔，开创