螺丝角对多轴锁板固定装置机械性能的影响
Gabriel Martínez-Fortún1, Alejandro Yánez1, Alberto Cuadrado1
1Department of Mechanical Engineering, University of Las Palmas de Gran Canaria, 35017 Las Palmas de Gran Canaria, Spain.
多轴锁定系统提供了手术灵活性,但降低了生物机械性能,特别是在扭转下. 具有不对称孔的新型窄板设计保持了刚性,但与直角螺丝固定相比,扭力强度降低.
科学领域:
- 骨科生物力学 骨科生物力学
- 手术植入物设计的外科设计.
- 生物材料工程是生物材料的工程.
背景情况:
- 多轴锁定系统对于复杂的骨折固定至关重要,可以在具有挑战性的骨条件下进行战略性螺丝放置.
- 现有研究表明,多轴性可能会损害骨科固定装置的生物力学刚性和稳定性.
- 需要改进的固定系统,以平衡手术适应性和机械完整性是显而易见的.
研究的目的:
- 为了评估一种具有不对称的多轴锁定能力的新型窄板设计的生物力学性能.
- 为了比较这种新设计的刚性和扭矩强度与具有对称,直角螺丝固定的狭窄板.
- 在模拟生理负荷条件下,研究多轴性对骨/板/螺丝接口的影响.
主要方法:
- 测试了三种板块配置:直角螺丝 (组1),纵向多轴 (组2) 和横向多轴 (组3).
- 一个生物机械模型模拟了循环压缩 (5000个循环) 和扭转负荷,直到故障.
- 在多轴配置中,允许螺丝插入角度高达10°.
主要成果:
- 在压缩测试期间,在任何组中都没有观察到显著的刚性损失 (p > 0.05).
- 第1组 (直角螺丝) 的初始刚度最高,其次是第3组和第2组.
- 扭转测试显示,与直角组 (组1) 相比,多轴组 (2组和3组) 的故障周期显著减少.
结论:
- 骨科固定系统中的多轴性虽然有利于手术放置,但在扭力负荷下明显降低了生物机械性能.
- 具有不对称的多轴孔的新型窄板设计在压缩过程中不会损害度,但表现出较低的扭转稳定性.
- 锁定机制被证明是稳固的,即使在高压力下也没有观察到完全的螺丝板接口脱,这表明了固有的设计完整性.
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