骨折固定生物力学

加压钢板
牵拉钢板 骨折端间加压
钢板预弯
断端间加压均匀
钢板断裂
钢板因素：
•低惯性矩，抗弯能力差
•螺孔部应力集中
操作因素：
•骨折断端间有间隙 •螺孔放于骨折线上
•骨折线两侧螺钉相距过远 •上肢钢板用于下肢
造成骨折间隙原因：
•骨片缺失
•钢板未预弯 •钢板放置于压力侧
•骨折延迟愈合、骨不连
多见于松质骨
螺钉外径、埋入深度有关
骨密度有关
螺钉松质骨内锚著强度
•拧入时最低
•随骨折愈合、塑形增强
增加锚著强度
•松质骨内避免攻丝 •增加螺纹直径、拧入深度 •在较高密度区拧入
•螺钉断裂
螺钉受到循环弯曲负荷而断裂 •未拧紧，钢板与骨有间隙、微动 •未拧紧，骨片间存在间隙、微动 拧入时，螺钉裂痕和擦伤
通过螺钉
依赖骨组织的剪切强度
骨质疏松
传统钢板弱点
生物学方面
破坏血液供应：
剥离、压迫
减少接触面
•减少接触面 •阻止骨端移动
角度固定构造
组成框架结构：LP、LISS
组成框架结构：LP、LISS
The End
单边型外固定架抗扭转力较弱
环型外固定架各轴向性能相似
外固定钉松动
•骨热性坏死
•局部高应力
•微动
骨吸收
避免发生微动：
骨孔比钉直径小0.1mm
Richard’s 钉
确保加压钉的滑动
•选用较大角度钉板系统
•加压钉与滑槽接触面尽可能大
锁定钢板
Locked Plate
传统钢板弱点
力学方面 界面摩擦力
相对稳定固定
Flexible Fixation
加压技术以外的固定： •髓内钉 •桥式钢板 •外固定支架
特点：
•负荷下骨片间有轻微移动 •骨痂形成或骨不连
交锁髓内钉
—内夹板
•静力型髓内钉
•抗弯曲 •抗扭转 •抗轴向移动
注意骨折间隙
•动力型髓内钉
•抗弯曲
•抗扭转弱
（钉形态、骨折端对合）
力学特点
•对擦痕、切槽敏感
1%直径凹槽 疲劳寿命减少63%
Cable 优于钢丝
张力带原理
Frederic Pauwels：
偏心负荷下，弯曲管形结构存 在张力侧和压力侧
•张力或反复牵拉不利骨折愈合
•断端压缩提供稳定力学环境
•张力转换成压力
偏心或张力侧放置固定 可将张力转换成压力
— Pauwels
骨折固定生物力学
Kirschቤተ መጻሕፍቲ ባይዱer 针固定
力学特点
•抗扭转能力差
•抗弯曲能力差
•缺乏加压作用
应用
•术中临时固定
应用
•最终固定
多根、与其他固定结合 经皮、有限切开固定 干骺端、骨骺区小骨片固定 手、足、桡骨远端固定
需用支架、石膏保护
钢丝固定
力学特点
•抗张强度与直径相关
•最佳扭转数：4 ~ 8
•轴向移动（加压、分离）
适用横形、短斜形无碎骨片骨折 静力型 动力型
髓内钉刚度
•截面形状、直径、壁厚
•髓内钉长度
•纵向开槽?
•材料弹性模量
•无支撑长度
无支撑长度轻微增加 骨折断端间移动明显增加
•髓内钉断裂
骨折线远离外力作用点
锁钉孔损伤、应力集中
•锁钉功能
防止轴向滑动 抗扭转
依赖局部支撑骨质量
•钢丝、钢缆
•钢丝加克氏针（2根，防旋转）
•钢丝加螺钉
•钢板 •外固定支架
静力型张力带
动力型张力带
张力带应用前提条件
•骨或骨折能够承受压缩
•对侧应有完整皮质支撑
•固定能够抵抗张力
螺钉固定
旋转力转换成压缩力
•皮质骨螺钉应先攻丝
未攻丝可造成:
•螺钉嵌顿
•螺钉被扭断
增加直径提高扭转剪切强度
绝对稳定固定
通过骨折端间加压实现
•拉力螺钉 •加压钢板
•抗弯曲、剪切力
•断端间无相对活动 •延长钢板寿命
•骨折直接愈合—并非目的
拉力螺钉
部分螺纹松质骨螺钉
皮质骨拉力螺钉
部分螺纹优于全螺纹螺钉
•拉力螺钉通常与钢板联合运用 •单纯多枚拉力螺钉固定应避免 过多剥离
•螺钉过分拧紧失去加压作用
•6mm螺钉 = 4mm螺钉的5倍 •6mm螺钉 = 3mm螺钉的16倍
•螺钉旋紧程度
螺钉极限强度、最大韧性的三分之二
以便抵抗功能性负荷
•单螺钉不能控制骨片间旋转
双螺钉系统可控制旋转
操作技术欠佳
•螺钉松动
受到过大载荷
压力性坏死（假说）
螺钉轴向压力不足
上述原因 界面微动 骨吸收 松动
•螺钉脱出
•锁钉断裂
长度
•锁钉断裂
骨质疏松
外固定支架
—外夹板
固定后骨折稳定性：
•钉、杆类型、刚度 •支架几何形状 •杆与骨轴线之距离 •钉直径、数目、间距、预张力
•钉越近骨折线越好 •同一骨块内，钉越分开越佳 •杆越接近骨越好，两根优于单根
•结合有限内固定稳定性更好
特点：
固定坚强度可调节
骨折愈合过程中改变骨折端受力