骨外固定疗法的骨伤生物力学
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骨外固定技术应用技巧和方法
特点
骨外固定技术具有操作简便、创伤小 、并发症少等优点，尤其适用于复杂 骨折、骨折合并感染、骨折不愈合等 难治性骨折的治疗。
骨外固定技术的发展历程
01
02
03
初始阶段
骨外固定技术的起源可追 溯到古代，如中国的竹夹 板和木夹板等。
探索阶段
随着医学和工程技术的进 步，逐渐出现了更先进的 骨外固定器，如伊利扎诺 夫外固定器等。
注意事项
在应用外固定器固定法时，需要注意 保持外固定器的清洁和干燥，避免感 染。同时，需要定期进行X线检查， 以确保骨折部位的复位和愈合情况。 在外固定期间，患者需要进行功能锻 炼，以防止肌肉萎缩和关节僵硬。此 外，外固定器固定法操作复杂，需要 由专业医生进行操作。
04
CATALOGUE
骨外固定技术的操作步骤
手术操作过程
消毒与铺巾
对手术区域进行严格的消毒， 铺无菌巾。
切开与显露
根据骨折部位选择合适的切口 ，逐层切开皮肤、皮下组织及 深筋膜，显露骨折部位。
复位与固定
采用手法或器械对骨折进行复 位，根据骨折类型选择合适的 骨外固定器进行固定。
缝合与包扎
清洗伤口后逐层缝合切口，用 无菌敷料包扎固定。
术后护理与康复
生物力学原理
生物力学原理是骨外固定技术的重要 理论基础，它涉及到骨骼、肌肉、韧 带和关节等组织的力学性能和相互作 用。
骨外固定技术需要遵循生物力学原理 ，以确保骨折部位的稳定性和愈合质 量，同时减少并发症的发生。
软组织处理原则
软组织处理是骨外固定技术的重要环节，它涉及到皮肤、肌肉、神经和血管等组 织的处理和保护。
注意事项
在应用石膏固定法时，需要注意保持石膏的干燥和清洁，避免受潮和污染。同时，需要定 期进行X线检查，以确保骨折部位的愈合情况。在固定期间，患者需要进行功能锻炼，以 防止肌肉萎缩和关节僵硬。
骨外固定技术具有操作简便、创伤小 、并发症少等优点，尤其适用于复杂 骨折、骨折合并感染、骨折不愈合等 难治性骨折的治疗。
骨外固定技术的发展历程
01
02
03
初始阶段
骨外固定技术的起源可追 溯到古代，如中国的竹夹 板和木夹板等。
探索阶段
随着医学和工程技术的进 步，逐渐出现了更先进的 骨外固定器，如伊利扎诺 夫外固定器等。
注意事项
在应用外固定器固定法时，需要注意 保持外固定器的清洁和干燥，避免感 染。同时，需要定期进行X线检查， 以确保骨折部位的复位和愈合情况。 在外固定期间，患者需要进行功能锻 炼，以防止肌肉萎缩和关节僵硬。此 外，外固定器固定法操作复杂，需要 由专业医生进行操作。
04
CATALOGUE
骨外固定技术的操作步骤
手术操作过程
消毒与铺巾
对手术区域进行严格的消毒， 铺无菌巾。
切开与显露
根据骨折部位选择合适的切口 ，逐层切开皮肤、皮下组织及 深筋膜，显露骨折部位。
复位与固定
采用手法或器械对骨折进行复 位，根据骨折类型选择合适的 骨外固定器进行固定。
缝合与包扎
清洗伤口后逐层缝合切口，用 无菌敷料包扎固定。
术后护理与康复
生物力学原理
生物力学原理是骨外固定技术的重要 理论基础，它涉及到骨骼、肌肉、韧 带和关节等组织的力学性能和相互作 用。
骨外固定技术需要遵循生物力学原理 ，以确保骨折部位的稳定性和愈合质 量，同时减少并发症的发生。
软组织处理原则
软组织处理是骨外固定技术的重要环节，它涉及到皮肤、肌肉、神经和血管等组 织的处理和保护。
注意事项
在应用石膏固定法时，需要注意保持石膏的干燥和清洁，避免受潮和污染。同时，需要定 期进行X线检查，以确保骨折部位的愈合情况。在固定期间，患者需要进行功能锻炼，以 防止肌肉萎缩和关节僵硬。
骨生物力学(4学时)
功能。它在日常生活（daily life） 、工作
（ occupation ）、健康保健（ health maintenance ）
和医生对病人治疗（medical patient care）方面的应
用被很好的认识并且有高度的有效性和实用性。
骨骼生物力学是生物力学的重要分支,尽管骨力学的 研究已有上百年的历史，但至今仍有许多问题处于 有待深入研究的状态。
绪论绪论骨力学与骨伤科疾病的关系骨力学与骨伤科疾病的关系骨材料的力学特性骨材料的力学特性及其实验研究方法及其实验研究方法骨质疏松症骨质疏松症骨折治疗与临床应用骨折治疗与临床应用绪论绪论骨力学与骨伤科疾病的关系骨力学与骨伤科疾病的关系骨材料的力学特性骨材料的力学特性及其实验研究方法及其实验研究方法骨质疏松症骨质疏松症骨折治疗与临床应用骨折治疗与临床应用骨骼生物力学的临床应用举例第一节绪论第一节绪论一一
de Vinci, Vesalius Galileo, Borelli Newton, Harvey Marey, Stenonivs, Bell, Duchenne, etc.
（3）分析时期(Analysis Period)
从1850年到1930年,这是一个用理论和实验方法对人类和动物骨骼肌肉 系统进行广范分析的时期。俄国、德国和法国各专业学派均致力于这方 面的研究，他们主要是从基础科学的观点结合有限的医学应用进行研究。 由德国的Wolff和Roux、美国的Koch和几个其他的研究者建立了各种有 关于骨骼结构与其负力功能之间的相关性理论。丹麦的Stenonis进行了 类似骨骼而与肌肉相关的研究。Bernstein在1926年出版了他的有关 “生物力学”的论文，文中对长骨、下肢及颞下颌关节负荷力及人类步 态分析进行了大量研究。尽管这些以肌肉骨骼生物力学为主题的理论研 究是非常重要而具革命性，但这些研究在这个时期面临各种困难，主要 是因为欧美各国正面临如火如荼的工业革命期间，它吸引了众多科学和 工程方面的人才并用尽了所有的研究发展投资的基金。医疗和生物研究 与应用也受到同样的影响，因为大多数的医师随着无菌技术的进展和麻
（ occupation ）、健康保健（ health maintenance ）
和医生对病人治疗（medical patient care）方面的应
用被很好的认识并且有高度的有效性和实用性。
骨骼生物力学是生物力学的重要分支,尽管骨力学的 研究已有上百年的历史，但至今仍有许多问题处于 有待深入研究的状态。
绪论绪论骨力学与骨伤科疾病的关系骨力学与骨伤科疾病的关系骨材料的力学特性骨材料的力学特性及其实验研究方法及其实验研究方法骨质疏松症骨质疏松症骨折治疗与临床应用骨折治疗与临床应用绪论绪论骨力学与骨伤科疾病的关系骨力学与骨伤科疾病的关系骨材料的力学特性骨材料的力学特性及其实验研究方法及其实验研究方法骨质疏松症骨质疏松症骨折治疗与临床应用骨折治疗与临床应用骨骼生物力学的临床应用举例第一节绪论第一节绪论一一
de Vinci, Vesalius Galileo, Borelli Newton, Harvey Marey, Stenonivs, Bell, Duchenne, etc.
（3）分析时期(Analysis Period)
从1850年到1930年,这是一个用理论和实验方法对人类和动物骨骼肌肉 系统进行广范分析的时期。俄国、德国和法国各专业学派均致力于这方 面的研究，他们主要是从基础科学的观点结合有限的医学应用进行研究。 由德国的Wolff和Roux、美国的Koch和几个其他的研究者建立了各种有 关于骨骼结构与其负力功能之间的相关性理论。丹麦的Stenonis进行了 类似骨骼而与肌肉相关的研究。Bernstein在1926年出版了他的有关 “生物力学”的论文，文中对长骨、下肢及颞下颌关节负荷力及人类步 态分析进行了大量研究。尽管这些以肌肉骨骼生物力学为主题的理论研 究是非常重要而具革命性，但这些研究在这个时期面临各种困难，主要 是因为欧美各国正面临如火如荼的工业革命期间，它吸引了众多科学和 工程方面的人才并用尽了所有的研究发展投资的基金。医疗和生物研究 与应用也受到同样的影响，因为大多数的医师随着无菌技术的进展和麻
骨科生物力学试题及答案
骨科生物力学试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 骨科生物力学研究的主要内容是什么？A. 骨骼的化学成分B. 骨骼的生物力学特性C. 骨骼的生物电特性D. 骨骼的生物磁特性答案：B2. 骨折愈合过程中，哪种细胞发挥了关键作用？A. 神经细胞B. 肌肉细胞C. 成骨细胞D. 软骨细胞答案：C3. 骨折固定时，哪种内固定材料最常用？A. 不锈钢B. 钛合金C. 聚乳酸D. 聚四氟乙烯答案：B4. 骨关节炎的主要病理改变是什么？A. 骨折B. 关节软骨磨损C. 韧带撕裂D. 肌肉萎缩答案：B5. 骨质疏松症的主要病因是什么？A. 遗传因素B. 营养不良C. 长期卧床D. 以上都是答案：D二、填空题（每题2分，共10分）1. 骨折的愈合过程包括三个阶段：血肿形成期、__________和骨痂形成期。
答案：骨痂形成期2. 骨折的稳定性分为__________和不稳定性骨折。
答案：稳定性骨折3. 骨折的复位方法包括闭合复位和__________。
答案：开放复位4. 骨折的固定方式有内固定和__________。
答案：外固定5. 骨折的愈合时间与__________、骨折部位、骨折类型等因素有关。
答案：患者年龄三、简答题（每题10分，共20分）1. 简述骨折的临床表现。
答案：骨折的临床表现主要包括局部疼痛、肿胀、畸形、功能障碍和局部压痛。
疼痛是骨折最突出的症状，肿胀和畸形是骨折后局部出血和组织损伤的表现，功能障碍则是由于骨折后肌肉和关节活动受限所致。
2. 简述骨折的治疗原则。
答案：骨折的治疗原则包括复位、固定和功能锻炼。
复位是将骨折端重新对位，恢复骨骼的连续性和功能；固定是使用内固定或外固定材料将骨折端固定，以保持复位后的稳定；功能锻炼是在骨折愈合过程中，通过适当的肌肉和关节活动，促进血液循环，加速骨折愈合，防止肌肉萎缩和关节僵硬。
四、论述题（每题20分，共40分）1. 论述骨折愈合的生物力学机制。
夹板局部外固定疗法的骨伤生物力学研究 ppt课件
2. 夹板的刚度：保持骨折端的相对稳定，恢复骨干的杠杆作用。
过小：弯曲变形，骨折端不能达到相对稳定，骨折端产生较 大剪应力，造成骨折畸形愈合或迟延愈合。
过大：固定时夹板不易与肢体充分接触，适应肢体体积的变
形，不能充分利用夹板的弹性来维持固定及纠正残余畸形，
并增加皮肤压疮的发生率。
ppt课件
10
三、纸压垫的效应力
f tg
摩擦角
NsinGcos f(Ncos Gsin)
N fN n N N sin N n N cos
tg(fNG)/(NfG) 设： tg’(fNG)/(NfG)
tg f tg
’
固定条件
fG
Nn
N
N
N f tg
Nn
固定条件：
断面自锁
1 f G
N
N
'
G n
N
Gα
即使ψ角大于φ角时，仍有
G
可能ppt维课件持断端的固定稳定
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二、骨断面的生理应力
➢ 卧床期间
断面倾角的余角在0-15°时，断面的生理应力来自于肌群的收缩力， 所以在复位后应减少牵引力，且与肌力的合力作用线与骨轴线接近；
断面倾角的余角>15°时，断面的生理应力则主要来源于压垫的效应力。
对软组织的静压力一般不能超过68g/cm2，否则将影响静脉回流
➢ 生理应力无论临床还是理论研究均需深化； ➢ 孕育于夹板局部外固定中的三个内在效应，不仅适用于骨折治疗，对
其它骨伤，如矫形、再植、骨不连等均适用； ➢ 到目前为止，夹板局部外固定疗法在临床上仍处于经验阶段。
ppt课件
28
知识点
➢ 夹板局部外固定的力学分析：布带约束力、夹板的弹性固定、 纸压垫的效应力、肌肉收缩的内在动力、必要的牵引力、磨 擦力
【课题申报】骨折愈合中的体外生物力学
骨折愈合中的体外生物力学《骨折愈合中的体外生物力学》课题申报书一、选题的背景和意义骨折是指骨骼在受到外力作用下，发生了断裂或破裂。
它是临床上常见的外伤性疾病，严重影响了患者的生活质量和劳动能力。
骨折愈合是一个复杂的生理过程，其中体外生物力学对骨折愈合过程起着重要作用。
对于理解骨折愈合机制和优化治疗方案具有重要意义。
本课题旨在通过体外生物力学研究，探讨骨折愈合中的生物力学行为，为临床治疗提供理论基础和指导。
二、前人研究综述过去，骨折愈合的研究主要依赖于临床观察和体内实验，对于骨折愈合的生物力学行为了解较少。
随着技术的不断发展和进步，体外生物力学研究成为了研究骨折愈合的重要手段。
以往的研究主要集中在机械载荷下骨折愈合的影响，然而在骨折愈合过程中，细胞信号传导、细胞外基质重塑等生物力学行为同样重要。
因此需要进一步探索骨折愈合中体外生物力学的研究。
三、研究目的与内容本课题的研究目的是通过体外生物力学研究，探讨骨折愈合中的生物力学行为，进一步理解骨折愈合的机制，并为临床治疗提供理论基础和指导。
主要研究内容包括以下几个方面：1. 建立体外骨折模型：通过设计合理的体外实验装置，建立模拟骨折愈合环境的体外模型。
2. 观察骨折愈合过程中的生物力学行为：利用高分辨率成像技术和力学测试方法，观察骨折愈合过程中细胞信号传导、细胞外基质重塑等生物力学行为。
3. 研究影响骨折愈合的因素：通过改变不同的外界环境因素，如温度、pH值等，研究其对骨折愈合中生物力学行为的影响。
4. 优化治疗方案：基于体外生物力学研究结果，提出优化的治疗方案，为临床治疗提供理论指导。
四、研究方法与技术路线本课题主要采用以下研究方法与技术路线：1. 实验室体外骨折模型的建立：通过组织工程学和生物制造技术，建立体外骨折模型，模拟骨折愈合环境。
2. 高分辨率成像技术的应用：采用显微镜和影像技术，观察骨折愈合过程中的细胞信号传导和细胞外基质重塑。
3. 力学测试方法的应用：采用万能试验机等力学测试设备，测量骨折愈合过程中的生物力学行为，如力学特性、刚度等。
骨科生物力学
脊柱失稳
脊柱失稳是指脊柱在承受外力时发生异常位移或变形，可能导致疼痛 和功能障碍等症状。
脊柱疾病生物力学研究及治疗策略
脊柱疾病的生物力学研究
通过对脊柱疾病的生物力学研究，可以深入了解疾病的发生机制和发展过程，为制定有效 的治疗策略提供依据。
脊柱疾病的治疗策略
根据脊柱疾病的类型和严重程度，可以采取保守治疗、药物治疗、物理治疗、手术治疗等 多种治疗策略。
骨骼为人体提供支持和保护，维持身体姿势 和稳定。
造血和免疫
红骨髓具有造血功能，黄骨髓则具有免疫作 用。
运动功能
骨骼与肌肉、关节等协同作用，实现人体的 运动功能。
储存矿物质
骨骼是体内重要的矿物质储存库，尤其是钙 和磷。
骨骼损伤与修复机制
骨骼损伤类型
损伤修复过程
骨折、骨裂、骨挫伤等 是常见的骨骼损伤类型。
生物力学在治疗骨折、关节置 换、脊柱矫形等骨科手术中发 挥着重要作用，手术方案的设 计和实施需要考虑生物力学因 素，以确保手术效果和患者康 复。
在康复医学中，生物力学评估 和治疗手段可以帮助患者恢复 骨骼、肌肉和关节的正常功能 ，提高患者的生活质量。
通过对人群的生物力学指标进 行监测和评估，可以为骨科疾 病的预防提供科学依据。
纤维关节
骨性关节
由骨组织连接，如颅骨的骨连接，几 乎无活动性。
由纤维结缔组织连接，如韧带关节和 缝合关节，运动范围较小。
关节运动学与动力学分析
运动学分析
01
研究关节在三维空间中的运动轨迹、速度和加速度等，揭示关
节运动规律。
动力学分析
02
研究关节在运动过程中的力学特性和相互作用，包括力矩、功
率和能量等。
肌肉-骨骼系统分析
脊柱失稳是指脊柱在承受外力时发生异常位移或变形，可能导致疼痛 和功能障碍等症状。
脊柱疾病生物力学研究及治疗策略
脊柱疾病的生物力学研究
通过对脊柱疾病的生物力学研究，可以深入了解疾病的发生机制和发展过程，为制定有效 的治疗策略提供依据。
脊柱疾病的治疗策略
根据脊柱疾病的类型和严重程度，可以采取保守治疗、药物治疗、物理治疗、手术治疗等 多种治疗策略。
骨骼为人体提供支持和保护，维持身体姿势 和稳定。
造血和免疫
红骨髓具有造血功能，黄骨髓则具有免疫作 用。
运动功能
骨骼与肌肉、关节等协同作用，实现人体的 运动功能。
储存矿物质
骨骼是体内重要的矿物质储存库，尤其是钙 和磷。
骨骼损伤与修复机制
骨骼损伤类型
损伤修复过程
骨折、骨裂、骨挫伤等 是常见的骨骼损伤类型。
生物力学在治疗骨折、关节置 换、脊柱矫形等骨科手术中发 挥着重要作用，手术方案的设 计和实施需要考虑生物力学因 素，以确保手术效果和患者康 复。
在康复医学中，生物力学评估 和治疗手段可以帮助患者恢复 骨骼、肌肉和关节的正常功能 ，提高患者的生活质量。
通过对人群的生物力学指标进 行监测和评估，可以为骨科疾 病的预防提供科学依据。
纤维关节
骨性关节
由骨组织连接，如颅骨的骨连接，几 乎无活动性。
由纤维结缔组织连接，如韧带关节和 缝合关节，运动范围较小。
关节运动学与动力学分析
运动学分析
01
研究关节在三维空间中的运动轨迹、速度和加速度等，揭示关
节运动规律。
动力学分析
02
研究关节在运动过程中的力学特性和相互作用，包括力矩、功
率和能量等。
肌肉-骨骼系统分析
骨折AO,BO,CO原理-ao骨折分型
LC-DCP钢板有以下几个特点：
[1]钢板下设计出沟槽，改变了原先钢 板下面与骨呈广泛接触的设计特点，使 其下方的骨膜及骨皮质不受影响，动物 实验也表明，术后3个月在沟槽内即出 现明显骨痂年，骨折区的强度较传统的 DCP钢板明显增加。
[2]每1螺孔两端具有斜形切迹，应而可 在骨的长轴上倾斜45度，对短斜型骨折 做拉力螺钉更方便，并减少了钢板与骨 皮质的接触面积，[3]螺丝钉的间距一 致，中间也有螺孔，使钢板更适合各种 类型的骨干骨折，[4]钢板呈梯形截面 并采用了新的加压原则，仍然保留前者 螺孔基本球形滑动，孔的两端均有此特 点，提高了钢板的固定作用。
随着可吸收内固定材料的出现和各项 技术的改进，使用交锁髓内钉治疗长管
状骨骨折，在21世纪将有更美好的前 景。 2、髓内钉的种类： 随着髓内钉种类的不断增多，大致可以 归纳分为以下三种类型。 (1)。 标准髓内钉： 根据髓腔的直径选用最大适合髓腔直 径的钉，以填充髓腔，它具有牢固固定、 抗成角及旋转的能力。 一般髓腔至少应扩大至12mm。 以KuntscherAOSchneider及Samples等 为代表。 (2)。
在1889的DENVOR和1907的LAMBOTTE创 造了第一个临床应用的外固定器，。
30年代，穿刺针、纵向牵开器和压缩机 制以及通用连接接头的引入，产生了十 分复杂的 ANDERSON(1936，)STADER(1937)的 HOAFFMANN(1954)装置。
二次大战后，ILIZAROV等在1970年发明
经过临床实践的反复使用，目前主要用 于胫腓骨、肱骨骨折、骨盆骨折、和各 种开放性骨折的临时固定作用。
3、外固定支架的治疗优点：
(1)操作简单、方便、有效。
(2)省略了二次手术的痛苦。
[1]钢板下设计出沟槽，改变了原先钢 板下面与骨呈广泛接触的设计特点，使 其下方的骨膜及骨皮质不受影响，动物 实验也表明，术后3个月在沟槽内即出 现明显骨痂年，骨折区的强度较传统的 DCP钢板明显增加。
[2]每1螺孔两端具有斜形切迹，应而可 在骨的长轴上倾斜45度，对短斜型骨折 做拉力螺钉更方便，并减少了钢板与骨 皮质的接触面积，[3]螺丝钉的间距一 致，中间也有螺孔，使钢板更适合各种 类型的骨干骨折，[4]钢板呈梯形截面 并采用了新的加压原则，仍然保留前者 螺孔基本球形滑动，孔的两端均有此特 点，提高了钢板的固定作用。
随着可吸收内固定材料的出现和各项 技术的改进，使用交锁髓内钉治疗长管
状骨骨折，在21世纪将有更美好的前 景。 2、髓内钉的种类： 随着髓内钉种类的不断增多，大致可以 归纳分为以下三种类型。 (1)。 标准髓内钉： 根据髓腔的直径选用最大适合髓腔直 径的钉，以填充髓腔，它具有牢固固定、 抗成角及旋转的能力。 一般髓腔至少应扩大至12mm。 以KuntscherAOSchneider及Samples等 为代表。 (2)。
在1889的DENVOR和1907的LAMBOTTE创 造了第一个临床应用的外固定器，。
30年代，穿刺针、纵向牵开器和压缩机 制以及通用连接接头的引入，产生了十 分复杂的 ANDERSON(1936，)STADER(1937)的 HOAFFMANN(1954)装置。
二次大战后，ILIZAROV等在1970年发明
经过临床实践的反复使用，目前主要用 于胫腓骨、肱骨骨折、骨盆骨折、和各 种开放性骨折的临时固定作用。
3、外固定支架的治疗优点：
(1)操作简单、方便、有效。
(2)省略了二次手术的痛苦。
骨折固定生物力学
•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
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
•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
•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
•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
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
•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
•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
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• • • •
五、转换施力方式效应 六、固定稳定效应 七、非功能替代效应 八、断面应力自调效应
• • • • • •
缺点和不足： 骨针松动 针道感染 可能损伤血管和神经 限制关节活动 固定不牢固
正确掌握适应证 严格操作技术和术后处理
第三节：骨折复位固定器治疗骨干 骨折的效应分析
一、断面生理应力效应
• 使用复位固定器治疗四指骨干骨折，可使 骨折端出现有利于骨折愈合、提高愈合质 量的生理应力 • 使用骨外固定器后，无论患者采取何种体 位后，骨折断端间始终存在由固定器械施 加的恒定的生理应力 • 采取功能锻炼时，断端间会得到间断性生 理应力。
• 2、防止功能替代 • 骨组织在愈合过程中，断端必须得到相应 的理想环境，否则重建的骨组织强度不足， 不能适应正常功能的需要。 • 骨折治疗过程中尽可能减少功能替代 • 在保持固定稳定前提下，减少不必要的多 余联系，注意针径、针刚度选择
• 三、断端获得生理应力 • 加速骨折断端愈合、提高愈合治疗的断面 的应力称为生理应力。 • 恒定生理应力：由固定器械提供，增加断 端摩擦力，增强固定稳定性，缩小新生骨 细胞爬行距离 • 间断生理应力：功能锻炼获得，促进血液 循环，产生压电和动电效应，激发新生骨 细胞生长，能分类法： 1、固定型 2、复位固定型 3、复位固定测力型
• • • • •
结构分类： 1、杆系结构 1）单杆结构 2）双杆结构 3）多杆结构
• • • •
2、杆环结构型 1）双环结构型： 2）多环结构型： 3、杆环压板结构型
设计和使用外固定要求
• 一、实现固定稳定 • 固定稳定是骨折愈合的必要条件之一。 • 指的是若忽略骨折端的相对微小移位，骨 折远近端和固定装置形成几何不变体系 • 即保持骨折远近端整复后相对的几何位置 不变 • 此外还需注意骨针的有效长度、刚度、穿 针部位及针锁紧程度
• 等长：用于粉碎性骨折治疗、肢体延长术、 肢体畸形等矫形术 • 但此种方式使骨折端缺乏有效的生理应力， 骨折愈合速度和质量受到影响； • 复位固定器使用的牵引针不仅数量少，而 且直径小，固定为弹性； • 肌肉等软组织等原因，使骨折端产生恒定 或间断性生理应力。
四、断端间应力分布效应
• 穿针位置正确，则可避免部分断面应力集 中，另部分断面不接触 • 要求：两针平行，垂直且通过正常步态时 合力作用线，骨折端应力分布接近均匀。
• 1938-1951年，Hoffmann先后设计了单边 和双边外固定架，骨折疗效满意。1984年 再次改进，研制成多向全针环式外固定器 • 20世纪70年代，骨外固定器发展进入崭新 阶段； • 工程学及生物力学研究的基础，提升了外 固定器的应用（Burny；Vidal）
• 目前骨外固定器已大量应用临床 • 多发骨折、严重软组织损伤的开放性骨折、 感染性骨折、骨不连与感染性骨不连。关 节融合、截骨矫形、截骨增高术
第一节：骨外固定器疗法 概述
概述
• 指在骨折远近端经皮穿针或钢钉再用金属、 塑料等材料制成连杆或框架结构加以连接， 使骨折端得到固定的方法。 • 骨外固定器是目前骨科治疗骨折常用的固 定方法之一。
• 1840年开始，逐渐被人们得到广泛的开发 和利用。 • 二战时期被广泛应用于火器伤导致骨折的 救治。 • 但出现问题：固定不牢；针道感染等等， 逐渐进入一萧条期 • 50年代以来，工业化程度提高，复杂伤增 多，骨外固定器又得到重新重视。
二、断面剪应力互逆效应
• 骨折断面存在剪应力，不利于骨折愈合； • 骨折治疗初期，有效的克服断面间的应力 是非常必要的。 • 使用外固定器可以有效的消除断面间的剪 应力，为较早的进行功能锻炼创造条件
三、等长等张效应
• 骨折治疗过程中牵引方式有等长牵引和等 张牵引两种。 • 等长牵引是以等长维持肢体的等长 • 等张牵引是以等张维持肢体的等长 • 复位固定器即有等长牵引特点，又有等张 牵引特点。
• 四、操作灵活，整固兼得 • 稳定性好，具有全方位的刚度和强度，而 各构件之间具有相对独立性，便于拆卸和 组装。 • 同时具有整复和固定的功能
• 五、力的定量测定 • Willf定律测定断面间的应力对骨折愈合有一 定意义。 • 方法：电测法；机械法；
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外固定器优点： 易于装卸； 对骨折及周围组织血供干扰小 兼顾骨折与伤口处理双重需要 便于观察预加应力值 实现断端施加生理应力和较少功能替代 便于对固定端复位的调整
• 骨外固定器应用于临床得益于Parkhill和 Lanbotte • 1894年Parkhill设计单平面单侧外固定器骨 夹； • 1897年，制造了3种不同规格的外固定器。 并且初步总结外固定器优点：易掌握、防止 骨折端纵向和横向移位，固定牢靠，组织 内不留异物，无需再手术
• 1902年Labotte（比利时）制造了用于股骨、 胫骨、锁骨、肱骨、前臂和手部骨折的多 规格的外固定器。并且总结在其著作《骨 折外科手术学》中 • 认为外固定优点：固定稳定、易于拆卸、 便于换药，能控制愈合，伤肢固定期间可 以活动等 • 尤其对于严重的开放性骨折，优点体现更 明显。
• 近30年来，随着生物力学研究的深入，外 固定器研制和应用技术逐渐，已成为骨折 治疗的重要方法之一 • 其应用范围逐渐拓展：如截骨增高、截骨 矫形、骨病等
国内外进展
• 1840年法国医生Malgaigne首次使用骨外固 定器方法。 • 当时方法：骨折远近端穿入钢针，用袋子 连接固定骨折端 • 1843年又涉及了爪形钳治疗髋骨骨折