導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇生物力學(xué)測(cè)試方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

一、問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法的特點(diǎn)

1.以提出問(wèn)題作為教學(xué)的開(kāi)始

1938年，愛(ài)因斯坦在《物理學(xué)的進(jìn)化》中說(shuō)：“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更為重要，因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問(wèn)題也許是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技巧問(wèn)題。而提出新的問(wèn)題、新的可能性，從新的角度看舊問(wèn)題，卻需要?jiǎng)?chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步。”與其他學(xué)科相比較，生物學(xué)科兼有文、理科二者特點(diǎn)，是一門綜合性質(zhì)的學(xué)科。學(xué)生讀懂了書上每個(gè)章節(jié)并不能完全徹底地掌握所學(xué)知識(shí)，關(guān)鍵還要對(duì)知識(shí)進(jìn)行有條理的整合，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上做一些練習(xí)題，在綜合練習(xí)中慢慢強(qiáng)化知識(shí)體系才能學(xué)好。在生物學(xué)科的教學(xué)中，教師不但要注重培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力，而且要注意培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力。從古至今，善于獨(dú)立思考，善于質(zhì)疑的人就具有較強(qiáng)的創(chuàng)造力。所以說(shuō)，增強(qiáng)生物課教學(xué)實(shí)效關(guān)鍵在于培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力，激發(fā)學(xué)生的求知探究欲。

2.以探究問(wèn)題作為有效教學(xué)的主線

引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)不斷質(zhì)疑，學(xué)生的求知欲就會(huì)被激發(fā)出來(lái)，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法的特點(diǎn)是圍繞問(wèn)題慢慢呈現(xiàn)出課本知識(shí)，而這個(gè)過(guò)程中學(xué)生對(duì)課本知識(shí)就能達(dá)到慢慢地理解和消化，最后真正內(nèi)化為自己的知識(shí)。例如，在《光合作用》一節(jié)課的講授中，教師可以結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)提問(wèn)：“植物的發(fā)芽成長(zhǎng)需要哪些物質(zhì)？這些物質(zhì)來(lái)源于哪里？植物進(jìn)行光合作用需要哪些原料？在什么條件下進(jìn)行？光合作用的產(chǎn)物是什么？植物的葉子有哪些結(jié)構(gòu)與光合作用相適應(yīng)？光合作用對(duì)生物界乃至整個(gè)自然界有著什么重要的意義？所以，在整個(gè)教學(xué)中使用問(wèn)題導(dǎo)學(xué)方法，教師都在引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地探究知識(shí)，教學(xué)活動(dòng)始終圍繞著解決問(wèn)題而不斷展開(kāi)，當(dāng)一堂課結(jié)束了，學(xué)生就基本掌握了所學(xué)的知識(shí)。

3.以解決問(wèn)題作為教學(xué)實(shí)效的增強(qiáng)

教學(xué)的最終目的是提高學(xué)生的素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法就是讓學(xué)生在初步解決問(wèn)題的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，使自己的創(chuàng)造性思維得到培養(yǎng)。例如，在《植物的主要類群》的教學(xué)中，有怎樣區(qū)別不同的植物的內(nèi)容。在實(shí)施問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法中，教師可以選擇合作小組學(xué)習(xí)方式。首先把學(xué)生分成若干小組，讓每個(gè)小組從生活中尋找一些實(shí)驗(yàn)需要的材料帶到學(xué)校。諸如，海帶、葫蘆蘚或墻蘚、鐵錢蕨、帶球果的松枝、蠶豆花及果實(shí)中選擇一到兩種，在課堂上教師可以指導(dǎo)學(xué)生用放大鏡觀察帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)材料，并讓學(xué)生區(qū)分、比較不同的植物的主要特征，小組討論區(qū)分、比較的結(jié)果，教師巡視、指導(dǎo)并參與學(xué)生的討論探究，待觀察結(jié)束后，各小組將各種植物把討論達(dá)成共識(shí)的結(jié)果寫出來(lái)。老師最后總結(jié)，得出結(jié)論。

二、問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法中問(wèn)題創(chuàng)設(shè)的實(shí)施過(guò)程

1.創(chuàng)設(shè)情景，設(shè)置問(wèn)題

“問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法”的中心環(huán)節(jié)是設(shè)置問(wèn)題。學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和課堂的實(shí)效都會(huì)因問(wèn)題設(shè)置的好壞而變化。問(wèn)題情景設(shè)置得比較好，學(xué)生的興趣往往能夠被強(qiáng)烈地激發(fā)出來(lái)，學(xué)生也會(huì)積極地思考，并努力想辦法解決問(wèn)題，這樣學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力自然而然地就得到了培養(yǎng)。如果問(wèn)題設(shè)置得不當(dāng)，那么，一切都會(huì)向相反的方向發(fā)展。因此，在問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法實(shí)施的過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)精心備課，吃透教材，將課本內(nèi)容具體為許多個(gè)問(wèn)題，通過(guò)問(wèn)題的不斷拋出，從而推進(jìn)和展開(kāi)教學(xué)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)課本內(nèi)容的講授。如，《動(dòng)物的主要類群》的教學(xué)，筆者用多媒體剪輯了一段“豐富多彩的動(dòng)物世界”錄像片在課堂上作為導(dǎo)入播放，在播放之前我就告訴學(xué)生錄像中有諸多問(wèn)題，要認(rèn)真看，筆者要提問(wèn)。學(xué)生聽(tīng)了就認(rèn)真觀看錄像片，不但被錄像中豐富多彩的動(dòng)物世界所吸引，而且?guī)е鴨?wèn)題觀看情景，激發(fā)了他們探究的欲望。而這一段錄像中就講到了自然界中的動(dòng)物大約有多少種？什么動(dòng)物種類最多？什么動(dòng)物最小？什么動(dòng)物最大？……學(xué)生興致勃勃觀看后筆者就對(duì)這些問(wèn)題做了提問(wèn)，在學(xué)生回答完提問(wèn)之后，筆者就帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入對(duì)動(dòng)物進(jìn)行分類的教學(xué)內(nèi)容。

2.自主探索，討論問(wèn)題

問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法是教師要不斷引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入“問(wèn)題”。所以，教師課下要為學(xué)生的質(zhì)疑做好準(zhǔn)備，這樣才能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，學(xué)生才會(huì)根據(jù)教師提出的問(wèn)題積極思考。在對(duì)動(dòng)物進(jìn)行分類的教學(xué)中，筆者也是先通過(guò)多媒體播放了蚯蚓、蝸牛、蝦、蛙、兔、丹頂鶴、海龜、北極熊等動(dòng)物的圖片。這些動(dòng)物有的我們身邊就可以見(jiàn)到，但有的只是在電視或者電影中見(jiàn)過(guò)，并不是很熟悉。筆者首先根據(jù)教學(xué)安排，要求學(xué)生根據(jù)自己了解的情況對(duì)這些動(dòng)物進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類。然后提出以下問(wèn)題：

（1）能否根據(jù)生活環(huán)境合理地將這些動(dòng)物分成不同類群？

（2）能否根據(jù)生活方式將上述動(dòng)物合理地分為不同的類群？

（3）能否根據(jù)形態(tài)結(jié)構(gòu)的不同將他們分為不同的類群？

（4）無(wú)脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物或者有骨動(dòng)物和無(wú)骨動(dòng)物還能否進(jìn)一步分類？

（5）你認(rèn)為將上述動(dòng)物合理劃分的依據(jù)是什么？

以上“問(wèn)題”具有一定難度，但我們的目的是不斷引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)。所以，在提問(wèn)之后要做好教學(xué)的導(dǎo)向作用，并留給學(xué)生一定的時(shí)間，讓學(xué)生積極地去思考。

3.提問(wèn)檢查，鞏固問(wèn)題

學(xué)習(xí)效果到底如何？這是我們教師很關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的最好教學(xué)方法也是使用提問(wèn)的方式來(lái)解決。對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)很容易，但回答問(wèn)題的對(duì)象教師要做到心中有數(shù)，否則會(huì)打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。一般情況下，教師可以讓基礎(chǔ)不夠好或者學(xué)習(xí)成績(jī)不夠理想的學(xué)生回答一些較容易的問(wèn)題；有一定難度的問(wèn)題，可以讓學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)秀的學(xué)生回答。同時(shí)，教師要做好評(píng)價(jià)。對(duì)學(xué)生正確的回答，及時(shí)肯定和表?yè)P(yáng)；對(duì)局部正確者應(yīng)肯定其正確部分，并加以適當(dāng)鼓勵(lì)。

4.掌握方法，解決問(wèn)題

提問(wèn)檢查中我們總會(huì)發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題學(xué)生掌握得不夠好。因此，我們教師就要對(duì)學(xué)生普遍沒(méi)有理解的問(wèn)題進(jìn)行再次輔導(dǎo)。同時(shí)，教師要給學(xué)生適當(dāng)?shù)亟榻B一些學(xué)習(xí)方法以及相關(guān)的思維方式、手段等，使學(xué)生不由自主地對(duì)比、檢查自己的學(xué)習(xí)方法還存在什么問(wèn)題，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

三、問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法中問(wèn)題創(chuàng)設(shè)的原則

在教學(xué)活動(dòng)中，問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法作為一種教學(xué)方法，教師主要以此為線索，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，目的是引起學(xué)生積極思考，從而獨(dú)立地解決問(wèn)題，發(fā)展其自主學(xué)習(xí)的能力。因此，教師在應(yīng)用“問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法”進(jìn)行教學(xué)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：

1.探究性原則

在教學(xué)中使用“問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法”，教師要從培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生探求欲望著手。所以，在整個(gè)“問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法”實(shí)施中，教師要根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平以及學(xué)習(xí)能力，吃透教材，把課本知識(shí)轉(zhuǎn)化為一些精心準(zhǔn)備的“問(wèn)題”而實(shí)施教學(xué)?！皢?wèn)題導(dǎo)學(xué)法”的目的是讓學(xué)生通過(guò)質(zhì)疑掌握解決問(wèn)題的方法，我們就要以“質(zhì)疑”為基礎(chǔ)而展開(kāi)教學(xué)，這樣才能讓學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心，并在這種好奇心的驅(qū)使下，自己去不斷思考、探索，解決問(wèn)題。所以，“問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法”實(shí)施中，教師創(chuàng)設(shè)疑問(wèn)情境一定要注意探究性，情境設(shè)計(jì)的探究性強(qiáng)，長(zhǎng)期鍛煉培養(yǎng)，學(xué)生探究問(wèn)題的能力就會(huì)得到提高。

2.啟發(fā)性原則

眾所周知，人的興趣、求知欲望以及好奇心實(shí)際是人表現(xiàn)出來(lái)的一種積極的主觀生活態(tài)度或者學(xué)習(xí)態(tài)度，在平時(shí)的教學(xué)中，學(xué)生的問(wèn)題多起碼說(shuō)明學(xué)生在積極思考。所以，在教學(xué)過(guò)程中，教師要注意培養(yǎng)學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生的好奇心?！皢?wèn)題導(dǎo)學(xué)法”的實(shí)質(zhì)是設(shè)置問(wèn)題，但也是啟發(fā)學(xué)生積極思考的過(guò)程。所以，教師創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題情境要具有一定的啟發(fā)性。問(wèn)題情境啟發(fā)性強(qiáng)，設(shè)計(jì)得巧妙，就能讓學(xué)生隨著老師的思路不斷思考，這樣學(xué)生也才能得到較大進(jìn)步。如果教師的問(wèn)題具有很大的啟發(fā)性，那么，學(xué)生接受知識(shí)就自然而然地主動(dòng)了。所以，問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法一定要堅(jiān)持問(wèn)題設(shè)計(jì)的啟發(fā)性原則，這樣對(duì)于實(shí)現(xiàn)教學(xué)的實(shí)效性具有很大幫助。

篇2

    【摘要】  目的  研究人髕腱密度與其生物力學(xué)的關(guān)系,尋找能于前交叉韌帶重建術(shù)前檢測(cè)髕腱移植物生物力學(xué)性質(zhì)的方法。方法  對(duì)20例不成對(duì)人體髕腱(男10例,女10例)進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn),來(lái)研究供者性別及髕腱密度對(duì)其生物力學(xué)性質(zhì)的影響, 髕腱密度根據(jù)其所測(cè)得體積和質(zhì)量計(jì)算出。結(jié)果  髕腱的生物力學(xué)性質(zhì)基于性別上的差異均無(wú)顯著性, 而與其密度呈正相關(guān)。密度>1.68g/cm3(n=8)的髕腱的最大抗張強(qiáng)度比質(zhì)量密度<1.68g/cm3(n=12)者明顯要高。結(jié)論  髕腱密度可以用來(lái)評(píng)價(jià)該髕腱的質(zhì)量, 因此,可利用術(shù)前測(cè)量活體內(nèi)髕腱的密度來(lái)決定該前交叉韌帶重建是用異體移植物還是自體移植物。

    【關(guān)鍵詞】  髕腱;密度;移植物質(zhì)量;生物力學(xué)性質(zhì)

    The mechanical properties of the human patellar tendon correlated to its mass density

    【Abstract】  Objective  To study the effects of tissue mass density on the mechanical properties of the patellar tendon and find out predictors of the mechanical properties of the patellar tendon, used as grafts in anterior cruciate ligament reconstruction surgeries.Methods  Uniaxial tension tests were performed to determine the effects of donor sex and mass density of the tissue on the mechanical properties of twenty unpaired human patellar tendons(10 male and 10 female).Mass density of the patellar tendon was determined by measuring its volume and mass.Results  No evidence of sex-based differences in any of the mechanical properties of the patellar tendon was found.The mechanical properties of the patellar tendon were significantly correlated to its mass density.The tensile strength were significantly higher for those patellar tendons having a mass density greater than 1.68g/cm3.Conclusion  The mass density of the patellar tendon may be considered as an indicator of mechanical properties of the patellar tendon or graft quality.In vivo measurement of the mass density of the patellar tendon,prior to surgery,can be used to decide if a particular ACL reconstruction should be carried out with an allograft or an autograft.

    【Key words】  patellar tendon;mass density;graft quality;mechnical properties

    自體髕腱復(fù)合體曾被作為移植重建前交叉韌帶的金標(biāo)準(zhǔn),目前仍為外科醫(yī)生重建手術(shù)的首選。學(xué)者們對(duì)髕腱的生物力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了廣泛研究,希望找到能于移植前有效評(píng)價(jià)移植腱質(zhì)量的客觀變量,為臨床選擇肌腱提供依據(jù)。筆者對(duì)人髕腱的密度及其生物力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究,希望確定供體髕腱密度對(duì)其生物力學(xué)性質(zhì)的影響。

    1  資料與方法

    1.1  一般資料  從國(guó)人新鮮尸體中獲取20例不成對(duì)的膝關(guān)節(jié)(男10例,女10例),冷凍在-20℃,直到試驗(yàn)日為止。膝關(guān)節(jié)均在供者死亡后12h內(nèi)冷凍。冷凍時(shí)間1~12個(gè)月不等。死者排除以下情況:(1)年齡>50歲;(2)骨骼未發(fā)育完全者(女性<16歲,男性<19歲);(3)有膝關(guān)節(jié)手術(shù)史;(4)有膝關(guān)節(jié)炎病史。在取髕腱標(biāo)本之前,先將膝關(guān)節(jié)在室溫中解凍。將髕腱連同全部髕骨和脛骨的一部分(包含有脛骨結(jié)節(jié))從膝關(guān)節(jié)中分割出來(lái)。脛骨部分修整成楔形,取髕腱的中央部分(平均5mm寬),用手術(shù)刀沿著腱束的長(zhǎng)軸將腱的內(nèi)外側(cè)修理成直的平面。小心操作以避免將腱束橫行切斷。用游標(biāo)卡尺在不同截面測(cè)量髕腱的寬和厚,取其均值,并測(cè)量髕腱的長(zhǎng),用以計(jì)算髕腱的體積。

    1.2  使用儀器  將樣本安裝在DCS-25T電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(日本島津)上,進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn),拉伸速度為30mm/min。以3033型X-Y函數(shù)記錄儀(四川儀表制造廠)記錄載荷―變形曲線,并進(jìn)行分析,得出最大載荷、衰竭應(yīng)變及彈性模量。

    1.3  計(jì)算樣本密度  力學(xué)測(cè)試完畢后將樣本的腱性部分從骨的附著點(diǎn)上分離出來(lái),稱重。根據(jù)前面算出的體積計(jì)算出每個(gè)樣本的密度。

    1.4  統(tǒng)計(jì)學(xué)方法  采集所有數(shù)據(jù),應(yīng)用t檢驗(yàn)來(lái)比較不同性別來(lái)源的髕腱的力學(xué)性質(zhì),進(jìn)行相關(guān)性分析來(lái)判斷髕腱密度與生物力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系。將樣本根據(jù)密度排列,再隨機(jī)選擇其中一個(gè)密度作為標(biāo)準(zhǔn),將其上、下兩組樣本的生物力學(xué)指標(biāo)用t檢驗(yàn)分析,重復(fù)這個(gè)過(guò)程,檢驗(yàn)是否存在一個(gè)密度值,比這個(gè)密度值大的樣本與比這個(gè)密度值小的樣本相比,其生物力學(xué)強(qiáng)度要高。

    2  結(jié)果

    樣本的平均截面積是19.47mm2(SD 8.72),髕腱的平均長(zhǎng)度是47.83mm(SD 3.78),男性髕腱平均長(zhǎng)49.22mm(SD 3.42),比女性髕腱[平均46.44mm(SD 3.76)]稍長(zhǎng)一些(P=0.05)。髕腱組織混合在一起的平均密度是1.61g/cm3(SD 0.47)。男性髕腱的密度(1.68g/cm3)和女性髕腱的密度(1.54g/cm3)之間差異無(wú)顯著性(P=0.23),所測(cè)得密度范圍為0.81~2.57g/cm3。

    髕腱的力學(xué)性質(zhì)不依賴于供體的年齡和性別。在最大抗張強(qiáng)度(P=0.62,)、最大應(yīng)變(P=0.61)、彈性模量(P=0.57)方面基于性別上的差異均無(wú)顯著性。因?yàn)樾詣e和年齡對(duì)髕腱力學(xué)性質(zhì)沒(méi)有任何影響,所以將樣本混合起來(lái)做密度的相關(guān)分析。樣本的最大抗張強(qiáng)度與其密度相關(guān)(r=0.57, P<0.02)。髕腱的彈性模量也與其密度呈正相關(guān),盡管其相關(guān)性較弱,但亦有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(r=0.44,P<0.05)。衰竭應(yīng)變與其密度無(wú)相關(guān)性(r=-0.25,P>0.1)。連續(xù)采用t檢驗(yàn)分析顯示密度>1.68g/cm3(n=8)的髕腱的最大抗張強(qiáng)度比質(zhì)量密度<1.68g/cm3(n=12)者明顯要高。

    3  討論

    本研究中,組織密度被作為變量進(jìn)行相關(guān)性分析,通過(guò)測(cè)量其密度,就去除了組織大小對(duì)相關(guān)性分析的影響。我們發(fā)現(xiàn)在髕腱的生物力學(xué)性質(zhì)與密度之間高度相關(guān)。較大的組織密度可能意味著較多的膠原堆積在組織中,產(chǎn)生較大的生物力學(xué)強(qiáng)度。Woo SL[1]發(fā)現(xiàn)經(jīng)?；顒?dòng)的豬的伸趾肌腱質(zhì)量和膠原含量增加,其最大抗張強(qiáng)度顯著增加。但其未做肌腱生物力學(xué)和其質(zhì)量的相關(guān)性研究。我們發(fā)現(xiàn)了髕腱組織的一個(gè)密度值(1.68g/cm3),大于這個(gè)密度的髕腱群體,其生物力學(xué)強(qiáng)度顯著要高。因?yàn)楦哂诨虻陀谶@個(gè)髕腱密度值的供者的平均年齡非常接近,所以年齡不會(huì)導(dǎo)致髕腱的生物力學(xué)的差異。這與Flahiff[2]報(bào)道的結(jié)果一致。

    在以前的研究中,諸如樣本大小、組織儲(chǔ)藏方法、組織的測(cè)試條件、樣本的截面積和力學(xué)測(cè)試方法等因素都被認(rèn)為是很重要的因素,并且各實(shí)驗(yàn)間各不相同[3],因此,難以 做具體數(shù)據(jù)上的比較。文獻(xiàn)報(bào)道[3],測(cè)試過(guò)程中對(duì)樣本進(jìn)行鹽水浴,讓液體從腱組織滲出,能產(chǎn)生更大的強(qiáng)度和硬度。一些研究人員觀察了髕腱生物力學(xué)的差異,猜測(cè)可能有某些內(nèi)在或外在的因素與此差異性有關(guān)。例如,Flahiff[2]認(rèn)為重量、活動(dòng)量、健康及飲食能影響髕腱的力學(xué)性能,雖然Beynnon[4]陳述軟組織內(nèi)在的未知生物學(xué)因素能導(dǎo)致肌腱力學(xué)性能的差異?；谖覀兊难芯?髕腱的密度似乎是這種差異的一個(gè)原因。

    本研究最有意義的成果是,髕腱密度可以用來(lái)評(píng)價(jià)該髕腱的質(zhì)量。這個(gè)發(fā)現(xiàn)在臨床上將具有重要意義。有些學(xué)者[4]認(rèn)為,在重建手術(shù)進(jìn)行之前預(yù)測(cè)自體移植物的生物力學(xué)性能很重要。他們報(bào)道移植物移植后有不同程度的伸長(zhǎng),導(dǎo)致手術(shù)5年后過(guò)度的膝關(guān)節(jié)前后松弛。這些研究人員也主張,因?yàn)橹亟ㄐg(shù)后難以立即測(cè)量移植物的伸長(zhǎng)量,所以有一種能預(yù)測(cè)自體移植物的生物力學(xué)性質(zhì)的簡(jiǎn)單指示器是非常必要的?；谖覀兊难芯?自體移植物的密度能被用來(lái)預(yù)測(cè)包括彈性模量在內(nèi)的生物力學(xué)性質(zhì)?，F(xiàn)代影像技術(shù)如CT掃描能無(wú)創(chuàng)測(cè)量移植組織的密度。利用一條組織密度與CT值的標(biāo)準(zhǔn)曲線就可以從CT掃描中得到組織密度。因此,可利用術(shù)前測(cè)量活體內(nèi)髕腱的密度來(lái)決定該前交叉韌帶重建是用異體移植物還是自體移植物為好。

    這里得出的結(jié)果不能應(yīng)用到異體移植物。因?yàn)橹亟ㄐg(shù)前異體移植物經(jīng)過(guò)了射線照射和凍干處理。

    【參考文獻(xiàn)】

篇3

摘 要 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是研究體育運(yùn)動(dòng)中人體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的科學(xué)。文章通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在體育教學(xué)中的運(yùn)用分析，尤其是在技術(shù)教學(xué)中運(yùn)用的闡述，證明了運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在技術(shù)教學(xué)中的重要性，對(duì)提高學(xué)生掌握運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)作和教學(xué)效果有著積極的意義。

關(guān)鍵詞 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué) 體育教學(xué) 技術(shù)教學(xué)

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是一門理論與實(shí)踐密切結(jié)合的應(yīng)用科學(xué)，研究人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的力學(xué)規(guī)律以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因，它直接為提高運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)技術(shù)水平和增強(qiáng)人類的體質(zhì)服務(wù)。作為一門實(shí)踐性極強(qiáng)的應(yīng)用學(xué)科，體育教師如果能夠運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的原理對(duì)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行正確評(píng)價(jià)和傳授，便可以使學(xué)生的技術(shù)動(dòng)作更合理、更有效，所以在體育教學(xué)中已受到眾多體育教師的重視和應(yīng)用。

一、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在體育教學(xué)中的地位

任何一項(xiàng)身體練習(xí)都由一定的動(dòng)作及動(dòng)作體系構(gòu)成，而完成每個(gè)動(dòng)作及整套動(dòng)作都存在著最適合、最合理的運(yùn)動(dòng)技術(shù)。合理的運(yùn)動(dòng)技術(shù)以運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)理論為依據(jù)，并富含運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理。而運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)又以其分析科學(xué)性、結(jié)構(gòu)合理性為體育技術(shù)教學(xué)提供理論和方法上的指導(dǎo)，通過(guò)對(duì)形形體育動(dòng)作千差萬(wàn)別以及引起這些差別原因的分析、探討獲得良好技術(shù)的各種力學(xué)條件，從而使學(xué)生更完善地認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)和合理掌握運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)作。

要想使學(xué)生迅速并正確的掌握技術(shù)動(dòng)作，不僅需要教師正確的講解和示范，而且需要合理的練習(xí)方法。技術(shù)教學(xué)中由于學(xué)生個(gè)體身體素質(zhì)和能力的差異，表現(xiàn)在完成技術(shù)動(dòng)作時(shí)或多或少地在各個(gè)環(huán)節(jié)上存在這樣或那樣的技術(shù)問(wèn)題，教師如能及時(shí)向?qū)W生傳授有關(guān)生物力學(xué)原理，往往能收到事半功倍的教學(xué)效果，這種效果對(duì)于具有良好物理學(xué)基礎(chǔ)的大學(xué)生尤為顯著。

二、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)與技術(shù)動(dòng)作的關(guān)系

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是研究體育運(yùn)動(dòng)中人體及器械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及與其他運(yùn)動(dòng)形式相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的一門科學(xué)，它以經(jīng)典力學(xué)的理論和方法為主要工具，研究體育運(yùn)動(dòng)中的各種力學(xué)現(xiàn)象。

人體在從事體育運(yùn)動(dòng)時(shí)，技術(shù)動(dòng)作是千變?nèi)f化的，各種動(dòng)作形式差別很大，包括運(yùn)動(dòng)的空間、時(shí)間、速度、加速度等方面。空間特征表明運(yùn)動(dòng)發(fā)生什么地方和運(yùn)動(dòng)路程的幾何形狀，時(shí)間、速度和加速度的特征對(duì)揭示人體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是比較重要的，特別是技術(shù)性強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目如體操、跳水、田徑中的田賽等，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的各方面都提出了極高的要求。運(yùn)動(dòng)員完成技術(shù)動(dòng)作是否合理、是否規(guī)范、是否發(fā)揮其特點(diǎn)，也就是在運(yùn)動(dòng)中發(fā)揮人體最有效、最經(jīng)濟(jì)所作的功，都是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的一種表現(xiàn)。所以訓(xùn)練時(shí)，如果教練員能掌握這門知識(shí)，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理，合理分析和建立運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)動(dòng)作，就會(huì)少走彎路，縮短技術(shù)動(dòng)作定型的時(shí)間，并找到評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員技術(shù)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，從而更快的提高運(yùn)動(dòng)員技術(shù)水平和專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)成績(jī)。

三、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)對(duì)體育技術(shù)教學(xué)的影響

在技術(shù)教學(xué)中，及時(shí)而有針對(duì)性地向?qū)W生傳授運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理，往往能引起學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)和掌握運(yùn)動(dòng)技術(shù)的興趣，并使復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題簡(jiǎn)單化，從而有利于學(xué)生及時(shí)糾正自己的錯(cuò)誤動(dòng)作，并防止由于錯(cuò)誤動(dòng)作而帶來(lái)的運(yùn)動(dòng)損傷。

（一）提高學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)技術(shù)的興趣

新的運(yùn)動(dòng)技術(shù)取代舊的運(yùn)動(dòng)技術(shù)或高級(jí)運(yùn)動(dòng)技術(shù)取代低級(jí)運(yùn)動(dòng)技術(shù)，緣于新技術(shù)、高技術(shù)比舊技術(shù)更科學(xué)、更合理，并且更符合人體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。因此，新技術(shù)總能吸引更多的人去研究和學(xué)習(xí)。在體育技術(shù)教學(xué)中，如何引起學(xué)生對(duì)新技術(shù)的興趣是學(xué)習(xí)的第一動(dòng)力。比如，我們說(shuō)背躍式跳高比俯臥式跳高先進(jìn)，主要是背越式更趨于自然的起跳姿勢(shì)，擺動(dòng)腿的屈曲上擺由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，因而比直腿上擺快。因此，背越式是小緩沖的垂直起跳，使起跳的爆發(fā)力有可能直接通過(guò)人體重心，最后，背越式所形成的背弓過(guò)桿，有可能使人體重心遠(yuǎn)離身體，從而實(shí)現(xiàn)身體重心從橫桿下面通過(guò)的情景，對(duì)于同一跳躍能力的人可能提高橫桿的高度。如此，通過(guò)對(duì)技術(shù)動(dòng)作的分析，以及成績(jī)的進(jìn)步，就會(huì)使學(xué)生對(duì)背越式跳高技術(shù)產(chǎn)生濃厚的興趣，提高勇于實(shí)踐的欲望，從而在技術(shù)教學(xué)上就會(huì)主動(dòng)、積極地參與并思考、體會(huì)技術(shù)細(xì)節(jié)，進(jìn)而縮短掌握技術(shù)動(dòng)作地時(shí)數(shù)，有利于提高技術(shù)教學(xué)效果。

（二）使復(fù)雜的動(dòng)作技術(shù)簡(jiǎn)單化

在我們以往的教學(xué)中，當(dāng)教師對(duì)某一項(xiàng)較為復(fù)雜的技術(shù)過(guò)程講解時(shí)，學(xué)生常會(huì)因?yàn)榧夹g(shù)太復(fù)雜而影響學(xué)習(xí)，但如果教師能用適當(dāng)?shù)牧W(xué)知識(shí)加以分析，往往能使學(xué)生“頓悟”，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。如：排球飄球是一項(xiàng)較復(fù)雜的技術(shù)動(dòng)作，且飄球形成的力學(xué)原因也極為復(fù)雜，但根據(jù)“飄球不轉(zhuǎn)”、“轉(zhuǎn)球不飄”的力學(xué)現(xiàn)象，我們只要在擊球過(guò)程中，保證打擊力通過(guò)球心，即沒(méi)有形成使球轉(zhuǎn)動(dòng)的打擊力矩，便為飄球的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。如此講授，復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題簡(jiǎn)單化了，學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)飄球也會(huì)格外認(rèn)真，能極快又好地掌握飄球技術(shù)動(dòng)作，教學(xué)效果明顯。同樣，對(duì)足球“香蕉球”也是大學(xué)生足球愛(ài)好者非常向往的，如果我們?cè)谔咔虻膶?shí)施過(guò)程中，能保證給球施加極大的偏心力，便可能使足球在向前飛的過(guò)程中，因?yàn)槠牧κ棺闱蚋咚俎D(zhuǎn)動(dòng)，從而使球體相對(duì)應(yīng)的兩側(cè)形成壓強(qiáng)差，進(jìn)而使足球劃出香蕉狀的弧線軌跡。因此，對(duì)復(fù)雜的技術(shù)動(dòng)作稍加力學(xué)分析，便可使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，便于學(xué)生理解并提高教學(xué)效果。

（三）診斷并改進(jìn)動(dòng)作技術(shù)問(wèn)題

技術(shù)診斷工作在國(guó)際上非常普及，許多體育強(qiáng)國(guó)都在他們的訓(xùn)練基地裝備了生物力學(xué)測(cè)試儀器，經(jīng)常性進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)工作并取得了顯著的成績(jī)。在我國(guó)這一工作正在開(kāi)展，生物力學(xué)技術(shù)診斷逐漸成為教練員和運(yùn)動(dòng)員科學(xué)訓(xùn)練的得力工具，也為體育教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行動(dòng)作技術(shù)教學(xué)提供了科學(xué)依據(jù)。

運(yùn)用運(yùn)動(dòng)力學(xué)的基本原理對(duì)技術(shù)動(dòng)作的簡(jiǎn)單力學(xué)分析，可以診斷技術(shù)上存在的力學(xué)問(wèn)題，從而對(duì)癥下藥，改進(jìn)技術(shù)，便會(huì)收到良好的效果。如：用皮尺、秒表可以測(cè)得某學(xué)生某次推鉛球的遠(yuǎn)度S，鉛球出手高度H和鉛球在空中的飛行時(shí)間T，用適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)學(xué)公式可以方便的求得鉛球出手速度V和出手角度θ。在一定的出手速度V和出手高度H時(shí)存在著某一最佳出手角度θ′，比較實(shí)際出手角度θ和最佳出手角度θ′，便可診斷出手角度的合理性，從而指導(dǎo)教學(xué)、訓(xùn)練乃至比賽，并提高鉛球成績(jī)。

但在運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理對(duì)學(xué)生進(jìn)行動(dòng)作技術(shù)指導(dǎo)的過(guò)程中，體育教師應(yīng)重視學(xué)生的個(gè)體特點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)技術(shù)的生物力學(xué)原理只是從生物力學(xué)角度反映了各項(xiàng)動(dòng)作技術(shù)帶有共性的普遍規(guī)律，而每個(gè)學(xué)生的身體形態(tài)和身體素質(zhì)不同，因此在動(dòng)作技術(shù)教學(xué)過(guò)程中，體育教師應(yīng)經(jīng)過(guò)實(shí)踐逐步了解每個(gè)學(xué)生個(gè)人身體、素質(zhì)及心理特點(diǎn)，實(shí)施有針對(duì)性的教學(xué)，這是運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)動(dòng)作技術(shù)原理指導(dǎo)體育技術(shù)教學(xué)的生命力所在。

（四）建立動(dòng)作技術(shù)模式，提高教學(xué)效果

結(jié)合體育技術(shù)教學(xué)的需要，將學(xué)生按不同水平、不同技術(shù)特點(diǎn)分組，選擇若干要素，運(yùn)用生物力學(xué)測(cè)試方法，獲取動(dòng)作技術(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，再運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理分析，找出動(dòng)作技術(shù)的一般規(guī)律和完成某個(gè)動(dòng)作技術(shù)的合理方法，建立起正確的動(dòng)作技術(shù)模式，并將其運(yùn)用于一般專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和體育教學(xué)，這將會(huì)有利于專項(xiàng)技術(shù)和教學(xué)水平的提高。

（五）減少運(yùn)動(dòng)損傷的概率

合理的運(yùn)動(dòng)技術(shù)首先應(yīng)符合人體解剖的結(jié)構(gòu)特征，其次應(yīng)符合力學(xué)原理。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)技術(shù)中常形成一些多余動(dòng)作乃至錯(cuò)誤動(dòng)作，違反了運(yùn)動(dòng)力學(xué)原理，從而可能導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)損傷的出現(xiàn)。如：在擲標(biāo)槍時(shí)，有的學(xué)生會(huì)出現(xiàn)屈肘或肘低于肩的錯(cuò)誤動(dòng)作，從而給肘關(guān)節(jié)造成扭轉(zhuǎn)負(fù)荷，超出關(guān)節(jié)周圍肌肉群的承受閾，進(jìn)而使肘關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)肌肉等軟組織損傷。因此，教學(xué)前，教師應(yīng)對(duì)肘關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)以及力學(xué)負(fù)荷加以必要的力學(xué)分析，使學(xué)生明確合理的動(dòng)作技術(shù)的基本要素，從而避免或減少運(yùn)動(dòng)損傷。

四、小結(jié)

體育教學(xué)不僅是一個(gè)學(xué)科，更是一門科學(xué)。其中的分支——運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在我們的體育訓(xùn)練和教學(xué)工作中更是起著重要的作用，它在體育技術(shù)教學(xué)中的獨(dú)特地位，是什么都無(wú)法代替的。因?yàn)槲覀儏⑴c的每一個(gè)技術(shù)動(dòng)作無(wú)不可以從力學(xué)的角度去分析研究，所以在體育技術(shù)教學(xué)中不但要知其然，更要知其所以然，只有這樣以才可以改進(jìn)教學(xué)水平，提高教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生受益，讓體育老師教學(xué)相長(zhǎng)，提高自我、完善自我。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 李建設(shè)，顧亮.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究與展望[J].浙江體育科技.1999（2）.

[3] 馬輝，馬雪蓮等.將運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)融入高校體育教育實(shí)踐的研究[J].中國(guó)成人教育.2009（16）：133-134.

篇4

【關(guān)鍵詞】 椎弓根螺釘

摘要：［目的］從生物力學(xué)角度評(píng)價(jià)腰骶椎弓根螺釘翻修及強(qiáng)化固定的穩(wěn)定性。［方法］采用7具新鮮成人尸體L5S1椎體標(biāo)本，于L5椎體首先置入5．5mm／45mm椎弓根螺釘，然后再置入7．0mm／55mm螺釘翻修，最后應(yīng)用骨水泥強(qiáng)化固定；S1椎弓根置入初始螺釘為6．25mm／35mm、翻修螺釘為8．0mm／45mm、最后同樣行骨水泥強(qiáng)化固定。在858MiniMTS生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)上分別測(cè)試各狀態(tài)軸向最大拔出力及最大扭力矩。［結(jié)果］(1)在L5，初始、翻修及骨水泥強(qiáng)化固定狀態(tài)的最大把持力分別為（1680．7±242．8）N、（2410．3±366．1）N、（3273．0±688．5）N(P

關(guān)鍵詞：腰椎；骶椎；椎弓根螺釘；翻修；生物力學(xué)

Biomechanical stabilization in the revision and augmentation for lumbar and sacral pedicle screws

Abstract：［Objective］ To evaluate the biomechanical stabilization of augmentation and revision of L5 and S1 pedicle screws.［Method］Seven lumbosacral spines from fresh adult cadavers were harvested，and dismembered into single vertebrae before testing. 5.5mm/45mm screws were implanted in L5 pedicles as control initially， then 7.0mm/55mm screws were used for the revision， and finally， the failed pedicles were augmented by cement.The original screws implanting in S1 pedicles were 6.25mm/35mm， the revision screws were 8.0mm/45mm， and also cement was used to salvage failed pedicles finally.The maximum pullout strength and insertional torque in all groups was tested on 858MiniMTS.［Result］（1）For L5 vertebrae， the screw pullout strength in control， revision and augmented groups were （1 680.7±242.8）N， （2410.3±366.1）N and （3273.0±688.5）N，respectively with significant difference(P

Key words：Lumbar vertebrae; Sacram;Pedicle; Revision;Biomechanics

隨著經(jīng)椎弓根內(nèi)固定技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，改進(jìn)椎弓根螺釘置入技術(shù)及提高椎弓根螺釘翻修術(shù)是當(dāng)前人們探討的課題之一［1］，而L5S1的椎弓根內(nèi)固定有其特殊性，翻修術(shù)更為困難。本實(shí)驗(yàn)擬對(duì)腰骶椎弓根螺釘翻修的不同方法進(jìn)行生物力學(xué)評(píng)估，為臨床應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 材料

1．1．1 標(biāo)本準(zhǔn)備

7具新鮮健康青壯年尸體腰骶椎標(biāo)本，實(shí)驗(yàn)前經(jīng)X線片檢查排除先天性畸形、骨折、腫瘤、骨質(zhì)疏松等脊柱疾患。清除椎體周圍的軟組織，自椎間盤處離斷，L5游離成單個(gè)椎體、骶骨修整過(guò)程中保留S1椎體的完整，雙層塑料袋密封，放入-20℃超低溫冰箱中冷凍保存。測(cè)試前24h將標(biāo)本取出，室溫下自然解凍。

1．1．2 椎弓根螺釘

華杰豪公司提供，有5．5mm／45mm、7．0mm／55mm、6．25mm／35mm及8．0mm／45mm4種規(guī)格，螺釘尾部加長(zhǎng)，以利實(shí)驗(yàn)中夾具固定。螺紋間距為1．2mm、深度1mm(圖1)。

1．1．3 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥

天津市合成材料工業(yè)研究所提供，由甲基丙烯酸酯／苯乙烯共聚酚與甲基丙烯酸甲酯單體組成的室溫自凝劑。

1．2 方法

1．2．1 椎弓根螺釘生物力學(xué)測(cè)試

按常規(guī)椎弓根進(jìn)針?lè)椒ㄖ萌肼葆?，單個(gè)椎體固定于特制夾具，在美國(guó)產(chǎn)858Mini-MTS多軸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行椎弓根螺釘生物力學(xué)測(cè)試。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)首先置入不同型號(hào)椎弓根螺釘，在末端預(yù)留1個(gè)螺紋，然后將試件安放到MTS機(jī)上完全擰入螺釘，同時(shí)記錄各時(shí)段扭力矩?cái)?shù)據(jù)、最終獲得最大扭力矩；既而進(jìn)行螺釘拔出實(shí)驗(yàn)，設(shè)置最大軸向拔出力為4000N，單純螺釘固定組最大位移為5mm，螺釘加骨水泥固定組最大位移為30mm，沿椎弓根長(zhǎng)軸方向以5mm／min加載速率行螺釘拔出，當(dāng)載荷-變形曲線出現(xiàn)屈服(圖2)、達(dá)到最大位移或椎體椎弓根破壞后即予停止。

1．2．2 實(shí)驗(yàn)分組

腰骶椎分別進(jìn)行生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)評(píng)估。

1．2．2．1 L5實(shí)驗(yàn)分組

正常對(duì)照組：于7節(jié)L5椎體置入5．5mm／45mm椎弓根螺釘。單純螺釘翻修組：正常對(duì)照組實(shí)驗(yàn)完成后，置入7．0mm／55mm螺釘翻修。骨水泥強(qiáng)化固定組：前兩組實(shí)驗(yàn)完成后隨機(jī)選擇一側(cè)椎弓根行5．5mm／45mm螺釘加骨水泥強(qiáng)化固定翻修，另一側(cè)應(yīng)用7．0mm／55mm螺釘加骨水泥強(qiáng)化固定翻修。

1．2．2．2 S1實(shí)驗(yàn)分組

正常對(duì)照組：于7節(jié)骶椎標(biāo)本置入6．25mm／35mm椎弓根螺釘。單純螺釘翻修組：正常對(duì)照組實(shí)驗(yàn)完成后，置入8．0mm／45mm螺釘翻修；骨水泥強(qiáng)化固定組：前兩組實(shí)驗(yàn)完成后隨機(jī)選擇一側(cè)椎弓根行6．25mm／35mm螺釘加骨水泥強(qiáng)化固定翻修，另一側(cè)應(yīng)用8．0mm／45mm螺釘加骨水泥強(qiáng)化固定翻修。

1．2．2．3 觀察內(nèi)容

椎弓根螺釘?shù)妮S向最大拔出力、橫向最大扭力矩，以及在椎弓根螺釘強(qiáng)化固定翻修后拔出過(guò)程中椎骨或椎弓根破壞情況。骨水泥強(qiáng)化固定組拔出實(shí)驗(yàn)后，沿椎弓根長(zhǎng)軸進(jìn)行冠狀或矢狀切割，觀察PMMA在椎弓根螺釘周圍的分布狀況。

1．2．2．4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

將實(shí)驗(yàn)誤差和粗差進(jìn)行修正處理，將全部數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向分類方差分析(StudentNewmanKeuls法)。各處理組與對(duì)照組間、同一組不同直徑螺釘間進(jìn)行隨機(jī)化配對(duì)設(shè)計(jì)資料均數(shù)的t檢驗(yàn)，顯著性水平設(shè)為0．05。

2 結(jié)果

2．1 椎弓根螺釘最大把持力

不同組椎弓根螺釘把持力見(jiàn)表1。腰椎：?jiǎn)渭?．0mm／55mm螺釘翻修及應(yīng)用骨水泥強(qiáng)化固定后，均可獲得明顯增加的椎弓根螺釘把持力，以骨水泥強(qiáng)化固定增加更為明顯應(yīng)用；其中骨水泥強(qiáng)化固定后，不同直徑與長(zhǎng)度椎弓根螺釘間的把持力沒(méi)有顯著性差別(P>0．05)。骶椎：?jiǎn)渭?．0mm／45mm螺釘翻修后，椎弓根螺釘把持力與對(duì)照組比較沒(méi)有明顯差別；應(yīng)用骨水泥強(qiáng)化固定后，把持力明顯高于正常對(duì)照組及單純螺釘翻修組，不同型號(hào)螺釘間把持力亦沒(méi)有明顯差別(P>0．05)。表1 不同分組椎弓根螺釘把持力(略) *表示實(shí)驗(yàn)組螺釘把持力與對(duì)照組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P

2．2 椎弓根螺釘最大扭力矩

不同組椎弓根螺釘扭力矩見(jiàn)表2。L5椎弓根單純7．0mm／55mm螺釘翻修后，扭力矩明顯增加；而S1椎弓根單純8．0mm／45mm螺釘翻修后，扭力矩變化不明顯。在腰骶椎，骨水泥強(qiáng)化固定后扭力矩均明顯減小(骨水泥固化后仍可較輕松地將螺釘擰出，圖3)，且不同直徑與長(zhǎng)度螺釘間扭力矩沒(méi)有明顯差別(P>0．05)。表2 不同分組椎弓根螺釘扭力矩(略)*表示實(shí)驗(yàn)組螺釘扭力矩與對(duì)照組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P

2．3 椎弓根螺釘最大把持力與最大扭力矩相關(guān)性分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示單純螺釘翻修組螺釘把持力與扭力矩大都呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，而骨水泥強(qiáng)化固定組螺釘把持力增加、扭力矩減小。分別將對(duì)照組與單純螺釘翻修組螺釘?shù)淖畲蟀殉至白畲笈ち卦O(shè)為自變量與應(yīng)變量，統(tǒng)計(jì)分析得相關(guān)系數(shù)r=0．85，表明單純螺釘與骨結(jié)合時(shí)扭力矩與把持力成正相關(guān)。

2．4 椎弓根螺釘拔出時(shí)的破壞情況及骨水泥在椎弓根內(nèi)的分布

因在正常對(duì)照組與單純螺釘翻修組的實(shí)驗(yàn)設(shè)置中采取了保護(hù)性參數(shù)，故未觀察到椎弓根或椎體的破壞。骨水泥強(qiáng)化固定組中椎弓根螺釘?shù)陌纬銎茐拇蠖紴樽倒葆數(shù)某槌?，即?螺釘界面的剝離；僅2例L5椎弓根骨水泥強(qiáng)化翻修時(shí)發(fā)生椎弓根和椎體交界區(qū)的斷裂(圖4)。本實(shí)驗(yàn)條件下，骨水泥粉和水按2∶3配比混合后較易注入且在椎弓根內(nèi)分布均勻，螺釘紋理痕跡清晰(圖3)。

3 討論

隨著經(jīng)椎弓根內(nèi)固定技術(shù)在脊柱外科的廣泛應(yīng)用，內(nèi)固定失敗的病例也逐漸增多，Moore等認(rèn)為［2］退行性滑脫術(shù)中及術(shù)后螺釘松動(dòng)退出的發(fā)生率近5．5％，而脊柱骨折術(shù)后內(nèi)固定失敗率高達(dá)9％。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外已有關(guān)于椎弓根螺釘翻修及強(qiáng)化固定的文章發(fā)表，但針對(duì)腰骶椎特定解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)評(píng)價(jià)及比較的生物力學(xué)研究卻鮮有報(bào)道。

3．1 翻修螺釘大小的選擇

不同大小的螺釘呈現(xiàn)出不同的生物力學(xué)特性，在椎弓根的解剖形態(tài)及內(nèi)固定力學(xué)需要的限制內(nèi)，增加翻修螺釘?shù)闹睆交蜷L(zhǎng)度，可增強(qiáng)螺釘與骨的結(jié)合力［3］。拔出的力量與圓柱狀骨的表面積有關(guān)，決定于螺釘?shù)耐鈴胶瓦M(jìn)入深度。大直徑螺釘置入時(shí)，椎弓根中心的松質(zhì)骨被推擠到周邊相對(duì)密質(zhì)層，螺紋可置入到周邊相對(duì)密質(zhì)層；針對(duì)不同直徑的椎弓根螺釘進(jìn)行拔出強(qiáng)度測(cè)試，顯示直徑大的螺釘拔出強(qiáng)度大于直徑小的螺釘，拔出強(qiáng)度隨外徑的增加而增加［4］。螺釘越長(zhǎng)，固定強(qiáng)度越大，研究發(fā)現(xiàn)螺釘固定強(qiáng)度的60％在椎弓根內(nèi)，達(dá)椎體松質(zhì)骨后強(qiáng)度增加15%～20％，至前方骨皮質(zhì)但又未穿透時(shí)又增加16％，穿破前方骨皮質(zhì)則增加20%～25％［5］。Polly等［6］認(rèn)為直徑增加2mm，是椎弓根螺釘翻修的最理想方法；直徑增加1mm，長(zhǎng)度增加5～10mm，也是可靠的手段。但臨床常用的單純?cè)龃舐葆斨睆揭蕴岣叻€(wěn)定性的方法受到椎弓根解剖學(xué)條件的嚴(yán)格限制，采用較大直徑的椎弓根螺釘還增加了神經(jīng)根損傷和椎弓根骨折的風(fēng)險(xiǎn)，螺釘外徑最大不應(yīng)超過(guò)椎弓根外徑80％［7］。筆者認(rèn)為，螺釘翻修時(shí)由于先前釘?shù)酪言馄茐?，在進(jìn)針點(diǎn)準(zhǔn)確的情況下，同時(shí)適當(dāng)增加螺釘直徑及長(zhǎng)度應(yīng)為最佳選擇。

3．2 腰骶椎弓根螺釘?shù)陌殉至Σ町惻c解剖特點(diǎn)

本實(shí)驗(yàn)表明L5椎弓根螺釘翻修時(shí)，直徑增加1．5mm、長(zhǎng)度增加10mm，椎弓根螺釘把持力超出原螺釘強(qiáng)度；S1螺釘?shù)陌殉至ζ毡楸妊敌。瑔渭兟葆敺藿Y(jié)果也不同于腰椎，其把持力僅達(dá)到原有螺釘水平。椎弓根螺釘把持力取決于螺紋-骨界面的結(jié)合強(qiáng)度，螺釘周圍骨的質(zhì)量成為決定螺釘把持力的關(guān)鍵因素，高質(zhì)量的骨可獲得較大的把持強(qiáng)度。在腰椎，螺釘旋入時(shí)將松質(zhì)骨壓縮至堅(jiān)強(qiáng)的皮質(zhì)骨上，螺釘周圍骨密度相對(duì)增高，有較滿意的骨質(zhì)量；粗大螺釘?shù)闹萌肷踔量梢郧腥胫苓叺墓瞧べ|(zhì)，增加了把持強(qiáng)度。在骶骨，由于其椎弓根明顯增寬，松質(zhì)骨含量多、骨皮質(zhì)亦不夠堅(jiān)強(qiáng)，螺釘旋入后其周圍骨密度偏低、骨強(qiáng)度較低，把持力相對(duì)較小，通過(guò)有限增加螺釘?shù)闹睆?、長(zhǎng)度往往很難獲得滿意的把持強(qiáng)度。因此，臨床上骶骨椎弓根內(nèi)固定有較多改進(jìn)方法，如增加螺釘長(zhǎng)度以使其穿破前方骨皮質(zhì)、改變進(jìn)針?lè)较虼┻^(guò)S1上終板乃至L5下終板或在S2增加附加螺釘?shù)取?/p>

3．3 骨水泥強(qiáng)化固定翻修

臨床上當(dāng)椎弓根釘?shù)榔茐膰?yán)重或骨質(zhì)疏松時(shí)，單純采用大直徑螺釘翻修較為困難，常添加生物材料強(qiáng)化椎弓根螺釘穩(wěn)定性。骨水泥強(qiáng)化后，把持力的實(shí)現(xiàn)由骨-螺釘界面轉(zhuǎn)化為較為堅(jiān)強(qiáng)的骨-黏合劑-螺釘界面［8］，可顯著增加椎弓根螺釘把持力，而與螺釘自身結(jié)構(gòu)關(guān)系不大，螺釘拔出主要依靠骨水泥骨界面剝脫實(shí)現(xiàn)；在使用骨水泥翻修時(shí)，螺釘?shù)淖饔玫貌坏襟w現(xiàn)，其本身結(jié)構(gòu)已顯得不重要，如何調(diào)配、注入骨水泥，使之在椎弓根內(nèi)均勻分布、與螺釘達(dá)到最佳結(jié)合，成為翻修的關(guān)鍵。臨床上成功應(yīng)用單純螺釘翻修常假設(shè)為較理想的狀態(tài)，實(shí)際情況往往非常復(fù)雜，如骨質(zhì)疏松、釘?shù)榔茐膰?yán)重、進(jìn)針位置欠佳需另行改道等，單純采用大直徑螺釘翻修較為困難，需添加生物材料強(qiáng)化椎弓根螺釘穩(wěn)定性。尤其骶椎具有特殊的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，椎弓根寬大且松質(zhì)骨含量多，當(dāng)初次螺釘固定失敗后，螺釘松動(dòng)致松質(zhì)骨擠壓，使得釘?shù)垒^原螺釘明顯增大，螺釘直徑長(zhǎng)度的有限增加很難獲得足夠的把持力，此時(shí)骨水泥強(qiáng)化固定在骶椎的翻修中的意義更為顯著。因骨-黏合劑-螺釘界面強(qiáng)度均超過(guò)脊椎本身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，生物材料的改進(jìn)應(yīng)著眼于控制添加物的組織化學(xué)反應(yīng)，過(guò)度增加強(qiáng)化材料的黏合強(qiáng)度已沒(méi)有太大意義。普通骨水泥的臨床應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生一系列的問(wèn)題，如聚合熱致周圍組織(包括脊髓和神經(jīng)根)損傷、體內(nèi)長(zhǎng)期留置產(chǎn)生毒性和致癌作用等，目前逐漸被新型生物材料所取代［9］。

3．4 椎弓根螺釘把持力與扭力矩的相關(guān)性

大多數(shù)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)以軸向拔出力為評(píng)定螺釘把持強(qiáng)度的指標(biāo)，近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)橫向加載往往是螺釘早期松動(dòng)的主要原因［2］，故將把持力與拔出力相結(jié)合更能反映出螺釘?shù)陌殉謴?qiáng)度。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示螺釘把持力與扭力矩不呈現(xiàn)絕對(duì)的一致，不同螺釘結(jié)合界面，把持力與扭力矩間的相關(guān)性有很大差異。單純骨-螺釘界面結(jié)合強(qiáng)度與扭力矩間具有明顯的相關(guān)性，這與既往研究是一致的(相關(guān)系數(shù)為0．83～0．925)［10］；而實(shí)際操作時(shí)，醫(yī)師同樣習(xí)慣通過(guò)扭力矩判斷椎弓根螺釘?shù)陌殉謴?qiáng)度，具有一定臨床實(shí)用性。骨水泥強(qiáng)化固定為螺釘-水泥-骨界面，螺釘置入時(shí)骨水泥尚未固化，此時(shí)扭力矩沒(méi)有意義。當(dāng)骨水泥固化后，骨-水泥間為牢固結(jié)合，而螺釘-水泥間結(jié)合不夠緊密，故螺釘仍可較容易扭動(dòng)；螺釘?shù)陌殉至χ饕揽抗撬喙袒笈c螺紋鑲嵌吻合獲得，取決于骨水泥本身強(qiáng)度及骨-水泥結(jié)合強(qiáng)度。

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篇5

【關(guān)鍵詞】 脫鈣骨基質(zhì)顆粒

關(guān)鍵詞: 脫鈣骨基質(zhì)顆粒;骨水泥;生物力學(xué);犬 中圖號(hào):R687.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

摘 要:目的 研究不同質(zhì)量比的犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料的生物力學(xué)性能，為臨床應(yīng)用該復(fù)合材料修復(fù)骨缺損提供理論依據(jù). 方法 按Urist等方法制備犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒后，再與骨水泥混合制成含骨粒質(zhì)量比為0，400，500和600mg?g-1 的脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料，對(duì)其抗壓極限強(qiáng)度、抗彎極限強(qiáng)度、抗扭轉(zhuǎn)極限強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定. 結(jié)果 含脫鈣骨基質(zhì)顆粒質(zhì)量比為0，400，500和600mg?g-1 的復(fù)合材料的抗壓極限強(qiáng)度分別為（81.0±3.0），（50.4±5.9），（48.8±2.0）和（33.8±3.6）MPa;抗彎極限強(qiáng)度分別為（65.3±6.7），（42.9±8.1），（37.2±2.9）和（25.0±2.4）MPa;抗扭轉(zhuǎn)極限強(qiáng)度分別為（35.5±0.8），（16.3±2.2），（13.1±2.0）和（8.0±1.4）MPa. 結(jié)論 犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料具有良好的生物力學(xué)性能，易于塑形，能根據(jù)需要適應(yīng)不同部位骨缺損的要求，其中含骨粒質(zhì)量比為500mg?g

-1 的復(fù)合材料生物力學(xué)性能及骨誘導(dǎo)活性最為適宜，能作為支架材料有效地修復(fù)大塊骨缺損.

Keywords:decalcified bone matrix;bone cement;biome-chanics;dogs

Abstract:AIM To study biomechanical properties of differ-ent mass ratio materials impregnated decalcified bone matrix（DBM）with bone cement（BC）in dogs，and seek some soli-dified processes to repair bone defects with the compound material.METHODS The DBM particles and the materials im-pregnated0，400，500，600mg?g

-1 mass ratio DBM parti-cles with BC were made according to the methods of Urist.The compound material compressive strength，bending strength and torsional strength were measured.RESULTS In the compound materials，the ultimate compressive strengths were（81.0±3.0）MPa for0mg?g-1 DBM，（50.4±5.9）MPa for400mg?g-1 ，（48.8±2.0）MPa for500mg?g-1 ，（33.8±3.6）MPa for600mg?g-1 .The ulti-mate bending strengths were（65.3±6.7）MPa for0mg?g-1 DBM，（42.9±8.1）MPa for400mg?g-1 ，（37.2±2.9）MPa for500mg?g-1 ，（25.0±2.4）MPa for600mg?g-1 .The ultimate torsional strengths were（35.5±0.8）MPa for0mg?g-1 DBM，（16.3±2.2）MPa for400mg?g-1 ，（13.1±2.0）MPa for500mg?g-1 ，（8.0±1.4）MPa for600mg?g-1 .CONCLUSION DBM impregnated with BC has better biomechanical properties and perfect plastic property，which could be used to repair large bone defects when it con-tains DBM of500mg?g-1 .

0 引言

研制理想的人工生物材料作為骨移植替代材料用于修復(fù)骨缺損，是當(dāng)前骨科領(lǐng)域研究的主要課題之一.脫鈣骨基質(zhì)顆粒（decalcified bone matrix，DBM）用于骨缺損的修復(fù)臨床上已多有報(bào)道［1-3］ ，由于DBM中含有骨形成蛋白而具有誘導(dǎo)成骨作用，但卻因礦鹽被去除，只留下有機(jī)部分骨基質(zhì)，造成機(jī)械強(qiáng)度下降，不能承受應(yīng)力，因此無(wú)法替代骨骼負(fù)重功能.骨水泥（bone cement，BC）是一種高分子聚合物，具有一定的生物力學(xué)強(qiáng)度，臨床上早已被用作人工關(guān)節(jié)固定材料及骨缺損充填材料［4，5］ ，但單純骨水泥填充骨缺損為機(jī)械填充，材料不能降解，且與骨界面間存在力學(xué)差異等缺陷.為使骨缺損修復(fù)材料有較好的生物力學(xué)性能，具備良好的骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)能力，我們將犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒與骨水泥按一定的比例復(fù)合制成生物性復(fù)合材料用于骨缺損的修復(fù).我們報(bào)道這種復(fù)合材料的生物力學(xué)性能，為復(fù)合材料在臨床的應(yīng)用提供一定的科學(xué)依據(jù).

1 材料和方法

1.1 材料

犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料的制備按Urist等［6］ 方法，取健康雜種家犬的四肢長(zhǎng)骨，去除骨髓及軟組織，砸成碎片，流水沖洗4～5h，用5倍于骨片體積的無(wú)水乙醇脫水2h，乙醚脫脂1h，室溫下干燥過(guò)夜后置-80℃冰柜凍存，取出后用磨碎機(jī)將骨片粉碎研磨成骨粒，分樣篩過(guò)篩篩取直徑400～800μm的骨粒.骨粒室溫下用0.5mol?L-1 鹽酸脫鈣3h（按1g骨粒比50mL鹽酸），脫鈣后骨粒流水沖洗2h，再用5倍于骨粒體積的無(wú)水乙醇浸泡1h，乙醚浸泡30min后通風(fēng)處干燥過(guò)夜，制得脫鈣骨基質(zhì)顆粒.將脫鈣骨基質(zhì)顆粒與適量的骨水泥均勻混合，制備成含脫鈣骨基質(zhì)顆粒質(zhì)量比分別為0，400，500和600mg?g-1 的復(fù)合材料，待骨水泥呈面團(tuán)狀時(shí)立即用力塞入5mL的注射器針筒內(nèi)，并用最大力量推壓以使復(fù)合材料在針筒內(nèi)緊密接觸，待復(fù)合材料聚合定型后取出，即制成含不同質(zhì)量比的脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料樣本（骨水泥為天津合成材料工業(yè)研究所研制）.生物力學(xué)測(cè)試樣本［7］ 標(biāo)準(zhǔn)抗壓試件為直徑d=12mm，高度h=24mm的圓柱體，含0，400，500和600mg?g-1 質(zhì)量比骨粒的不同試件各10個(gè)，另截取犬的新鮮股骨標(biāo)本10個(gè)，用砂輪磨平加工成直徑d=12mm，高度h=30mm的圓柱體，所有試件兩端光滑平整，上下同心.標(biāo)準(zhǔn)抗彎試件為直徑d=12mm，長(zhǎng)度L=60mm的圓柱體，含0，400，500和600mg?g-1 質(zhì)量比骨粒的不同試件各10個(gè)，另截取犬的新鮮股骨標(biāo)本10個(gè)，用砂輪磨平加工成直徑d=12mm，長(zhǎng)度L=80mm的圓柱體.標(biāo)準(zhǔn)抗扭轉(zhuǎn)試件為直徑d=12mm，長(zhǎng)度L=60mm的圓柱體，含0，400，500和600mg?g-1 質(zhì)量比骨粒的不同試件各10個(gè)，另截取犬的新鮮股骨標(biāo)本10個(gè)，用砂輪磨平加工成直徑d=12mm，長(zhǎng)度L=80mm的圓柱體.

1.2 方法

1.2.1 壓縮試驗(yàn)

在材料力學(xué)綜合試驗(yàn)臺(tái)上，用生物力學(xué)測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)定.該裝置由加載部分、壓力和位移傳感器、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、微型計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄系統(tǒng)組成，試樣測(cè)定時(shí)統(tǒng)一加載速度為5mm?min-1 .將抗壓試件依次放在試驗(yàn)臺(tái)上，對(duì)其施加壓縮載荷，直至試件破壞，記下試件破壞時(shí)的載荷并算出抗壓極限強(qiáng)度.

1.2.2 三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)

將抗彎試件置放于綜合試驗(yàn)臺(tái)上，試件跨距為40mm，在其中點(diǎn)加載，直至試件 破壞，記錄試件破壞時(shí)的載荷并計(jì)算抗彎極限強(qiáng)度.

1.2.3 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)

在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)上，用專用夾具將抗扭轉(zhuǎn)試件的兩端分別裝于扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的固定夾頭和活動(dòng)夾頭中，對(duì)其施加扭矩，加載速度為120°?min-1 ，記錄試件破壞時(shí)的載荷并算出扭轉(zhuǎn)極限強(qiáng)度.

2 結(jié)果

經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，復(fù)合材料中含DBM骨粒為400，500和600mg?g-1 的生物力學(xué)性能均低于犬正常股骨組及骨水泥組（P

3 討論

理想的骨移植材料應(yīng)具備:①良好的生物相容性;②較強(qiáng)的力學(xué)性能;③有誘導(dǎo)成骨作用;④能夠被吸收替代;⑤有良好的賦形性.DBM骨粒作為生物性骨缺損修復(fù)材料，在體內(nèi)能被吸收替代，又具有成骨誘導(dǎo)活性，是骨缺損修復(fù)的最佳替代材料，但DBM骨粒本身不具備支撐能力，因此不宜用于修復(fù)承重長(zhǎng)骨.骨水泥作為粘接賦形劑，易于塑形，有一定的力學(xué)性能，植入骨內(nèi)起到鑲嵌固定作用.我們將DBM骨粒與骨水泥按一定比例均勻復(fù)合，制成復(fù)合生物性修復(fù)材料，探索一條修復(fù)大塊骨缺損的可行途徑.

骨的生長(zhǎng)及骨小梁的構(gòu)建是根據(jù)Wolff定律，按機(jī)體生長(zhǎng)的需要的應(yīng)力分布排列，因此骨的生物力學(xué)特性較為復(fù)雜.修復(fù)骨缺損不僅要恢復(fù)骨形態(tài)的連續(xù)，更重要的是重建骨的支撐功能.這就要求骨移植材料的生物力學(xué)性能應(yīng)達(dá)到正常皮質(zhì)骨的力學(xué)性能，而不同的部位和不同程度的骨缺損修復(fù)要求不盡相同.本組實(shí)驗(yàn)中復(fù)合材料的生物力學(xué)性能低于犬正常股骨組，提示應(yīng)用復(fù)合材料修復(fù)承重長(zhǎng)骨骨缺損時(shí)，肢體應(yīng)在保護(hù)下負(fù)重以分散部分載荷.在復(fù)合材料中隨DBM骨粒所占的質(zhì)量比增加，材料的抗壓極限強(qiáng)度、抗彎極限強(qiáng)度和抗扭轉(zhuǎn)極限強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì)，這是因隨材料中DBM骨粒增加，材料間的孔隙及通道增多，造成材料的生物力學(xué)性能下降.我們既往在制作復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)［8］ ，模具中的材料不予加壓使成自然裂隙狀態(tài)下測(cè)定試件的生物力學(xué)性能，其結(jié)果為BC的抗壓極限強(qiáng)度為（59.3±2.2）MPa、抗彎極限強(qiáng)度為（64.3±3.7）MPa;含DBM骨粒400mg?g-1 組的抗壓極限強(qiáng)度為（19.3±1.6）MPa、抗彎極限強(qiáng)度為（13.3±1.4）MPa.與模具中材料盡量加壓塞緊后測(cè)定的力學(xué)性能（Tab1）有顯著差異.提示臨床上修復(fù)骨缺損填入復(fù)合材料時(shí)應(yīng)盡量加壓塞緊，以減少骨粒間的裂隙，便于提高復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度.

含骨粒為400mg?g-1 組及500mg?g-1 組的生物力學(xué)性能均高于600mg?g-1 組，P

由于復(fù)合材料具有一定的孔隙和較強(qiáng)的生物力學(xué)性能，它在修復(fù)骨缺損時(shí)可作為支架發(fā)揮骨傳導(dǎo)作用，又因DBM骨粒具有誘導(dǎo)成骨活性，故此種生物源性復(fù)合材料有可能成為很有發(fā)展前景的骨移植替代材料.我們?cè)趧?dòng)物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上［9］ ，已將復(fù)合材料應(yīng)用于臨床治療腫瘤性骨缺損和長(zhǎng)骨大段骨缺損，取得了令人鼓舞的療效［10，11］ ，但其材料在體內(nèi)的力學(xué)性能及吸收降解等問(wèn)題尚有待于進(jìn)一步研究.

致 謝 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理得到本校統(tǒng)計(jì)學(xué)教研室尚 磊的指導(dǎo).

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篇6

【摘要】 目的 構(gòu)建一種精確模擬椎體骨折的測(cè)試模型，通過(guò)試驗(yàn)比較椎管創(chuàng)傷后產(chǎn)生不同的變化和各自的特點(diǎn)，為臨床手術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。方法 研究在人脊椎標(biāo)本應(yīng)用沖擊試驗(yàn)機(jī)測(cè)量標(biāo)本，分別測(cè)出不同沖擊力的椎管直徑的試驗(yàn)參數(shù)并進(jìn)行分析。結(jié)果 在產(chǎn)生最小的脊柱破裂后增加沖擊力和椎管骨質(zhì)破裂應(yīng)變有交互作用(R2=0.85，P

【關(guān)鍵詞】 骨折;椎管;脊柱;生物力學(xué);增量法

Abstract： Objective To construct an accurate simulation of vertebral fractures of the test model and to compare the spinal canal through the trial after the trauma of change and their different characteristics，so as to provide a scientific basis for clinical surgery.Methods Human spinal samples for measurement of impact test specimens were studied and test parameters of the spinal canal diameter with different impact were measured and analyzed.Results There was interaction between the smallest increase in spinal fracture after the impact and the spinal bone fracture strain(R2=0.85，P

Key words：fracture;spinal canal;spine;biomechanics;incremental trauma approach

脊柱外傷經(jīng)常發(fā)生，在所有外傷中占37.5%~55.2%[1]，其中15%是椎管破裂[1，2]。歐美發(fā)生的比例更高，達(dá)50%~60%[3]。載荷運(yùn)動(dòng)下的脊柱試驗(yàn)是測(cè)量脊柱生物力學(xué)的一個(gè)重要方法，實(shí)驗(yàn)性生物力學(xué)研究設(shè)計(jì)并且進(jìn)行臨床脊柱椎管骨質(zhì)破裂的相關(guān)研究是其中的熱點(diǎn)之一[4-6]。我們通過(guò)建立脊柱椎管破裂模型，采取增量創(chuàng)傷法從特定高度開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)重量，由一個(gè)側(cè)向X射線精確監(jiān)測(cè)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)便可靠。材料與方法

1 一般資料

本組取8具新鮮尸體脊柱標(biāo)本，男性5例，女性3例;年齡21~74歲。剔除椎旁的軟組織，保留韌帶及小關(guān)節(jié)囊完整，雙層塑料袋密封，-40℃低溫冰箱保存，實(shí)驗(yàn)前24小時(shí)室溫下解凍。所有標(biāo)本均無(wú)破損及畸形。每個(gè)脊柱標(biāo)本用X線檢查保證無(wú)損傷并有正常的相對(duì)應(yīng)年齡的生理退變。肌肉組織被仔細(xì)剔除，韌帶和椎間盤正常。實(shí)驗(yàn)前，脊柱標(biāo)本用圓柱形契子嵌入S3上部的一半和L3下部的一半，并保持L1 脊椎水平。另外，為保護(hù)脊椎，S4和L2脊椎用環(huán)氧樹(shù)脂緊密包裹(圖1)。

2 儀器

MTS858雙軸液壓生物材料試驗(yàn)機(jī)(西安交通大學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供);移動(dòng)X線機(jī)(Italray，型號(hào)：BASIC 4003)。

3 測(cè)試方法

標(biāo)本置入沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，撞擊方向來(lái)自脊柱中線正上方。椎管周圍用兩排直徑為2.0mm小鋼珠嵌入，一排嵌入后縱韌帶，另一排嵌入黃韌帶平面(圖2)，椎管直徑由兩排小鋼球的位置距離測(cè)定，每次實(shí)驗(yàn)測(cè)量并記錄。放置單排小鋼球彼此接近，做到既能確定脊椎管外形，又不影響測(cè)量結(jié)果。小鋼球從L1~L2椎間盤放置，利用逐步增量標(biāo)準(zhǔn)化負(fù)荷，X線測(cè)定脊柱標(biāo)本外傷后的變化，測(cè)量記錄椎間管直徑的變化。應(yīng)變(L)為實(shí)驗(yàn)后的椎管直徑減去其原直徑結(jié)果并除以原直徑。

數(shù)學(xué)公式表達(dá)：L%=(Ln-L0)÷L0

Ln和L0分別代表原椎管直徑和實(shí)驗(yàn)后的椎管直徑(圖2)。

測(cè)試過(guò)程中適當(dāng)用生理鹽水噴灑防止標(biāo)本干燥。標(biāo)本每次加載測(cè)試完畢后，卸載一定時(shí)間，預(yù)載、調(diào)正，再進(jìn)行下一次加載測(cè)定。逐步增量法在初始的沖擊力定為28.5N，每次增加17.2N，每次實(shí)驗(yàn)后，X線拍取，計(jì)算機(jī)計(jì)算(圖3)。如果結(jié)果沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，重復(fù)增量17.2N，直到出現(xiàn)等同或者大于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求。力學(xué)測(cè)試記錄結(jié)果、觀察內(nèi)容：沖擊速度(m/s)、撞擊力量(N)、脊柱受損變形、各臨界點(diǎn)的試驗(yàn)參數(shù)(表1)。表1 各組脊柱在不同載荷運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下載荷應(yīng)變比值變化(單位，%)

4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以線性回歸(最小二乘法)、方差分析、t檢驗(yàn)加以處理，采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 10.0分析完成，設(shè)定P

實(shí)驗(yàn)儀器由電腦控制，有以下特點(diǎn)(圖2)：以5.24m/s速度下降，重量可調(diào)節(jié)，儀器后面有擋桿以防止破壞脊柱標(biāo)本;由計(jì)算機(jī)控制電-磁性分離裝置。

結(jié) 果

1 本試驗(yàn)產(chǎn)生的椎管骨折閾值是28.5~149.2N(平均88.85N，SD)，椎管初始骨折的直徑也發(fā)生改變(4.5%~47.1%，平均23.1N，SD 11.7%)，椎管的直徑變化和沖擊力之間未發(fā)現(xiàn)相關(guān)性(R2=0.27)(圖4)。

2 根據(jù)觀察數(shù)據(jù)分析，從第一次椎管骨折后增加的沖擊力和增加的椎管應(yīng)變之間，回歸分析的數(shù)據(jù)顯示有高度相關(guān)(R2=0.85，P

討 論

脊柱生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要目的是研究脊柱骨折力學(xué)因素，以便進(jìn)行相應(yīng)臨床研究[7]。建立脊柱骨折模型，一直是熱點(diǎn)、難點(diǎn)，目前采用的基本測(cè)量方法為重物高處墜落法。這種方法有很多弊端，因?yàn)闃?biāo)本差異、密度與脊柱周圍肌肉、韌帶等原因[8]，因此難以掌握控制骨折程度。本實(shí)驗(yàn)在尋找脊柱骨折規(guī)律的研究中，設(shè)計(jì)出了一種新的、有效而精確的可產(chǎn)生脊柱骨折的模型，其設(shè)計(jì)方法具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可在醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。在研究脊柱骨折的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)能得到精確測(cè)量脊柱骨折閾值的方法，揭示脊柱骨折微量變化的超高分辨率方法并得以解決。目前國(guó)外大部分學(xué)者研究脊柱骨折也都采用了類似方法[7]。本實(shí)驗(yàn)采用控制試驗(yàn)的外力，逐步增量的沖擊力，椎管被嚴(yán)密觀測(cè)，直至骨折產(chǎn)生。

本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在人脊柱標(biāo)本發(fā)生初始的椎管破裂骨折平均沖擊力是88N，因此也代表脊柱椎管骨折閾值。同時(shí)發(fā)現(xiàn)一組人體脊椎骨標(biāo)本不僅可以模仿產(chǎn)生唯一接近傷害閾值初始的椎管骨折，也可以模仿不同程度的椎管骨折發(fā)展變化。產(chǎn)生初始的椎管骨折，其撞擊力從28.5~149.2N，在產(chǎn)生初始的椎管骨折以后，逐步增量沖擊力和椎管變形之間相關(guān)變化非常顯著。本實(shí)驗(yàn)在人體脊椎骨脊柱標(biāo)本中模擬產(chǎn)生不同程度的椎管骨折成為可能。逐步增量法遵循椎管初始破裂骨折和各種椎管骨折可以精確地模擬這一規(guī)律。盡管人體脊椎骨存在大量的變異性，但是按照一定設(shè)計(jì)要求，椎管骨折的破壞程度是可以模擬產(chǎn)生的。分析認(rèn)為，脊柱骨折后，通過(guò)韌帶軸向復(fù)位，雖可使與韌帶相連的骨塊重新排列復(fù)位并恢復(fù)傷椎外形，但復(fù)位后椎體呈“蛋殼”樣改變，這種變化非常小。但本實(shí)驗(yàn)用小鋼球模擬椎管直徑，X線分析以達(dá)微量準(zhǔn)確的檢測(cè)，則可以避免該微量變化不被檢測(cè)到。

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)偏心加載力線在軀干的重力線上，同時(shí)用小鋼球模擬椎管直徑，以達(dá)到理想的效果。另外，本實(shí)驗(yàn)對(duì)脊柱所加載荷是模擬人直立行走時(shí)腰椎負(fù)載的峰值變化(10～16 N)的增量值，符合臨床實(shí)際情況。本實(shí)驗(yàn)采用測(cè)量椎管間應(yīng)變，反映了椎管受損程度，著重研究了外力和椎管間應(yīng)變關(guān)系，通過(guò)比較各個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，得出在脊柱骨折發(fā)現(xiàn)了在產(chǎn)生最小的脊柱破裂后增加沖擊力和椎管骨質(zhì)破裂應(yīng)變有交互作用的初步結(jié)論， 這項(xiàng)技術(shù)使建立更精確的椎體骨折模型成為可能。盡管本實(shí)驗(yàn)所采用爆裂性骨折模型的制作方法在生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)中能夠被廣泛應(yīng)用，并且也考慮到神經(jīng)肌肉等穩(wěn)定結(jié)構(gòu)對(duì)脊柱的穩(wěn)定效果，但是由于體外實(shí)驗(yàn)也只能評(píng)價(jià)機(jī)體階段性局部的狀況，仍不能評(píng)價(jià)整體遠(yuǎn)期效果。因此，本研究也存在一定局限性，還需臨床及生物力學(xué)進(jìn)一步觀察及研究 。

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篇7

關(guān)鍵詞：膝關(guān)節(jié)；交叉韌帶；腓骨長(zhǎng)肌腱；生物力學(xué)

Abstract：Objective To compare the peroneus longus tendon and hamstring tendon（gracilis tendon，semitendinosus）anatomic morphology and biomechanical properties，proof of the peroneus longus tendon can be used as a single strand and reconstruction of ACL，PCL，（ACL，PCL）ideal graft. Methods 16 cases of 19 to 56 years of age for some reason thigh in the lower part of the amputation of fresh specimens，take the tendon to remove the fibular long tendon， hamstring tendon （femur tendon， semitendinosus tendon）ACL，PCL，measuring the length of the tendon，with 0.02 precision vernier caliper width，thickness.Tendon at both ends of the stitching，each with 3 threads，suture length of 3 cm，tensile testing machine test.Results There were no significant differences in the data of anterior and posterior cruciate ligament，hamstring tendon（femur tendon，semitendinosus tendon），peroneus longus tendon length，width，thickness and anterior and posterior cruciate ligament.There were no significant differences in the ultimate tensile strength between the anterior and posterior cruciate ligament，the hamstring tendon（the femoral tendon and the semitendinosus tendon），the maximal tendon of the peroneus and the maximal deformation data.Conclusion The maximum deformation of the peroneus longus tendon single strand，the ultimate tensile strength and hamstring tendon，posterior cruciate ligament are compared，the difference was not significant.It shows that the single strand of the long peroneal tendon can be cut off from the middle and can serve as an ideal graft for the simultaneous reconstruction of ACL and PCL.

Key words：Knee joint；Cruciate ligament；Long peroneal tendon；Biomechanics；

膝關(guān)節(jié)交叉韌帶損傷損傷多用N繩肌腱、骨-髕腱-骨（B-PT-B）、同種異體肌腱等材料進(jìn)行重建[1]。自體腓骨長(zhǎng)肌腱重建交叉韌帶的報(bào)道較少。從1988年陳展輝采用腓骨長(zhǎng)肌腱轉(zhuǎn)位重建交叉韌帶以來(lái)，許多學(xué)者[2]對(duì)腓骨長(zhǎng)肌腱的形態(tài)、血液供應(yīng)、生物力學(xué)進(jìn)行了報(bào)道，但目前仍缺乏腓骨長(zhǎng)肌腱與ACL、PCL在解剖形態(tài)與生物力學(xué)等方面的對(duì)比研究。本文對(duì)16例大腿中下段以上截肢的新鮮標(biāo)本進(jìn)行研究，為腓骨長(zhǎng)腱移植同時(shí)重建ACL、PCL提供解剖和生物力學(xué)基礎(chǔ)。

1資料與方法

1.1一般資料 16例19～56歲因不同原因行大腿中下段以上截肢的標(biāo)本，取腱器取下腓骨長(zhǎng)肌腱、N繩肌腱（股薄肌腱、半腱肌腱），前后交叉韌帶，進(jìn)行分析對(duì)比。

1.2方法

1.2.1解剖學(xué)形態(tài)測(cè)量

1.2.1.1N繩肌腱按以下方法測(cè)量 股薄肌、半腱肌長(zhǎng)度：肌腹長(zhǎng)度：測(cè)量肌腹實(shí)際長(zhǎng)度。肌腹寬：測(cè)量肌塊上中1/3相交處橫徑。肌腹厚：在測(cè)量肌腹寬的中點(diǎn)處用直角規(guī)測(cè)量。肌腱長(zhǎng)度：測(cè)量下端肌腱實(shí)際長(zhǎng)。肌腱寬：測(cè)量肌腱最寬處橫徑。肌腱厚：在肌腱最寬處中點(diǎn)用直角規(guī)測(cè)量。N繩肌腱：半腱肌和股薄肌編織縫合后二者合并測(cè)量。

1.2.1.2腓骨長(zhǎng)肌腱按以下方法測(cè)量 腓骨長(zhǎng)肌腱：解剖出腓骨長(zhǎng)、短肌腱，在近端切口拉動(dòng)兩肌腱，觀察遠(yuǎn)端切口肌腱連帶滑動(dòng)情況，淺側(cè)粗大者為腓骨長(zhǎng)肌腱，取出其近端，遠(yuǎn)端在距離第五跖骨基底（因?yàn)榕R床手術(shù)只需解剖到此位置即可，這樣把損傷減少到最?。? cm。

1.2.1.3交叉韌帶按以下方法測(cè)量 交叉韌帶的測(cè)量：用精度0.02的游標(biāo)卡尺測(cè)出ACL、PCL中心線在膝關(guān)節(jié)屈曲90°的長(zhǎng)度和韌帶中點(diǎn)的寬度、厚度。

1.2.2生物力學(xué)的測(cè)試 肌腱兩端鎖邊縫合，每端用3根絲線，縫合長(zhǎng)度為3 cm，拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 用SPSS軟件進(jìn)行方差分析及兩兩比較，數(shù)據(jù)均用（x±s）表示，顯著差異用t檢驗(yàn)。

2結(jié)果

前后交叉韌帶、N繩肌腱（股薄肌腱、半腱肌腱）、腓骨長(zhǎng)肌腱長(zhǎng)度、寬度、厚度、極限拉伸強(qiáng)度、最大變形與前后交叉韌帶數(shù)據(jù)對(duì)比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見(jiàn)表1、表2。

3討論

交叉韌帶斷裂后不能愈合，需重建手術(shù)，N繩肌腱、髕韌帶是常用的移植物，但它們均在患膝關(guān)節(jié)周圍，而且是構(gòu)成膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)，切取后對(duì)膝關(guān)節(jié)的功能和穩(wěn)定性有一定的影響[3-4]，當(dāng)膝關(guān)節(jié)ACP、PCL同時(shí)斷裂進(jìn)行重建手術(shù)時(shí)，切取單側(cè)的上述移植物不能滿足ACL、PCL同時(shí)重建的需要，而取健側(cè)膝關(guān)節(jié)的組織，又會(huì)對(duì)健側(cè)的膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生不良的影響。

腓骨長(zhǎng)肌腱作為移植物不會(huì)影響膝關(guān)節(jié)力學(xué)平衡，特別是對(duì)于ACL損傷伴有內(nèi)側(cè)副韌帶（MCL）損傷的患者，如果再?gòu)耐瑐?cè)膝關(guān)節(jié)取半腱肌腱、股薄肌腱重建ACL，很容易影響膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，而保留半腱肌腱、股薄肌腱，對(duì)膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)穩(wěn)定性有著重要的作用，鵝足區(qū)有皮膚、軟組織損傷的患者亦無(wú)法切取N繩肌腱[5-8]。

N繩肌腱的長(zhǎng)度可以只重建前交叉韌帶或后交叉韌帶，但不能同時(shí)重建ACL、PCL。腓骨長(zhǎng)肌腱有效長(zhǎng)度一般為28 cm，將肌腱平均分為兩部分，每段長(zhǎng)度14 cm，能同時(shí)重建ACL、PCL。腓骨長(zhǎng)肌腱的上段的極限拉伸強(qiáng)度與最大變形與后交叉韌帶比較無(wú)顯著性差異，腓骨長(zhǎng)肌腱的下段的極限拉伸強(qiáng)度與最大變形與前交叉韌帶比較無(wú)顯著性差異。所以，腓骨長(zhǎng)肌腱是同時(shí)重建ACL、PCL的理想移植物，為臨床上把單股腓骨長(zhǎng)肌腱作為同時(shí)重建ACL、PCL的自體移植物提供了解剖及生物力學(xué)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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篇8

關(guān)鍵詞：可注射性磷酸鈣骨水泥；骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折；生物力學(xué)

骨質(zhì)疏松癥（Osteoporosis，OP），是目前世界人口老齡化重點(diǎn)防治的病癥?？勺⑸淞姿徕}骨水泥因其良好生物相容性、可降解性、骨傳導(dǎo)性及可塑形性等優(yōu)點(diǎn)已應(yīng)用于臨床床骨缺損的修復(fù)與重建與修復(fù)，骨質(zhì)疏松的治療[1]。本實(shí)驗(yàn)擬比較可注射性磷酸鈣骨水泥（calcium phosphate cement，CPC）與聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate，PMMA）對(duì)骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折椎體成形術(shù)后的生物力學(xué)影響，從而為其防治骨質(zhì)疏松椎體壓縮性骨折提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1一般資料 12只胸腰段（T6-L5）脊柱標(biāo)本（均來(lái)自湖北醫(yī)藥學(xué)院人體解剖學(xué)教研室用于局解教學(xué)的尸體）。

1.2主要儀器 CPC（上海瑞邦生物材料有限公司）；S-2型PMMA（晨光醫(yī)用高分子制藥廠）；CSS-44300型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（長(zhǎng)春試驗(yàn)機(jī)研究所）。

1.3實(shí)驗(yàn)分組 實(shí)驗(yàn)分組：所有標(biāo)本均攝X線片，以排除先天性畸形、骨折、腫瘤。采用法國(guó)DMS公司生產(chǎn)的CHRONOS型雙能X線吸收骨密度儀，測(cè)定每具標(biāo)本椎體的骨密度，證實(shí)為骨質(zhì)疏松。12只脊柱標(biāo)本隨機(jī)編號(hào)平均分成兩組，每組6只，實(shí)驗(yàn)組：植入CPC組；對(duì)照組，植入PMMA組。隨機(jī)選擇腰椎椎體節(jié)段，以消除不同的椎體可能造成的生物學(xué)差異。

1.4模型制備與實(shí)驗(yàn)方法 將椎體從冰箱中取出，室溫下解凍24h，將各椎體放置在微機(jī)控制CSS-44300型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試平臺(tái)上.以距椎體前緣5mm為加載點(diǎn)。先用載荷90 N預(yù)載2 min，然后采用位移控制方式加載，速度5mm/min，當(dāng)載荷位移曲線出現(xiàn)最高點(diǎn)時(shí)停止壓縮，均在前屈方向造成腰2椎體壓縮骨折模型，獲得最大載荷和剛度數(shù)據(jù)。椎體出現(xiàn)塌陷或壓縮性骨折的標(biāo)準(zhǔn)是載荷一位移曲線出現(xiàn)了最高點(diǎn)即椎體的抗壓力開(kāi)始出現(xiàn)下降。試驗(yàn)機(jī)的載荷信號(hào)由計(jì)算機(jī)記錄，并由相應(yīng)的測(cè)試分析軟件計(jì)算椎體的抗壓強(qiáng)度（載荷一位移曲線最高處的載荷數(shù)值）和剛度（載荷為彈性范圍內(nèi)曲線的斜率）。力學(xué)模型建立后，然后進(jìn)行正式試驗(yàn)。椎體成形術(shù)：直視下采用16G針頭經(jīng)椎弓根穿刺，事先在椎體上方用畫線筆標(biāo)線，以確定進(jìn)針?lè)较蚺c深度，經(jīng)右側(cè)椎弓根穿刺至椎體前l(fā)，3的中線側(cè)方。選用國(guó)產(chǎn)的PMMA和CPC，PMMA按粉（g）、液（rm）比l：l調(diào)配，CPC按照粉（g）、液（rm）比l：2調(diào)配。在粥狀期將其按預(yù)設(shè)的量用力注入椎體共4ml。所有椎體標(biāo)本注射后，用生理鹽水紗布包裹，放置于密封塑料袋中。室溫下放置24h，行生物力學(xué)性能測(cè)試，獲得骨水泥固化后椎體的最大載荷和位移，明確其剛度。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS19.0軟件處理，計(jì)量資料比較采用x±s及t檢驗(yàn)，以P

2 結(jié)果

兩組術(shù)后剛度、最大載荷、最大位移比較：術(shù)后兩組剛度、最大載荷、最大位移與術(shù)前相比，均有所改善，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P

3 討論

普通骨水泥，即聚甲基丙烯酸甲酯，是現(xiàn)行最常用于強(qiáng)化椎體成形術(shù)的材料，經(jīng)PMMA強(qiáng)化后，椎體的最大載荷可提高至原來(lái)的2～3倍[2]。但是，PMMA在聚合反應(yīng)是發(fā)熱反應(yīng)，局部溫度可高達(dá)100℃以上，如果發(fā)生滲漏存在引起脊髓、神經(jīng)受損等的嚴(yán)重后果的可能；還有PMMA會(huì)以永久性異物的形成存留于體內(nèi)，不可降解[3-4]，加之已有采用大量的PMMA作壓縮性骨折椎體成形術(shù)強(qiáng)化的研究文獻(xiàn)報(bào)道[5]，故在本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中納入PMMA強(qiáng)化組作對(duì)照。本實(shí)驗(yàn)中所用的強(qiáng)化材料是采用獨(dú)特的生物工程工藝所合成的新型可注射性磷酸鈣骨水泥CPC，其主要是用于骨缺損修復(fù)與重建。選用這種材料作為椎體強(qiáng)化材料，在于材料兼具可注射性、生物可降解、骨傳導(dǎo)及成骨等優(yōu)點(diǎn)，以期規(guī)避PMMA的部分缺點(diǎn)。

本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，在術(shù)前兩組的椎體高度、剛度、最大載荷、最大位移均無(wú)明顯差別，而手術(shù)后，CPC組椎體高度、剛度、最大載荷、最大位移較PAMA組比較均明顯改善，說(shuō)明與聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥相比，注射性磷酸鈣骨水泥可以更有效地恢復(fù)骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折術(shù)后力學(xué)性質(zhì)。

本實(shí)驗(yàn)在實(shí)施過(guò)程中也有不足之處，如雖然強(qiáng)化材料的注射劑量采用了統(tǒng)一的4ml，提高了組間的可比性，但與臨床實(shí)踐中盡量多注的實(shí)際是不相符的，存在低估材料的強(qiáng)化效應(yīng)的可能。同時(shí)，鑒于本實(shí)驗(yàn)室條件所限及臨床和實(shí)際需要，只做了椎體的生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)，以后的研究中我們會(huì)進(jìn)一步做椎體的的扭骨形態(tài)及骨質(zhì)量等實(shí)驗(yàn)。但是，CPC具體通過(guò)何種機(jī)制和途徑作用于骨質(zhì)疏松癥椎體力學(xué)重建。

參考文獻(xiàn)：

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篇9

【關(guān)鍵詞】 骨質(zhì)疏松

摘要：目的 探討中藥骨康寧治療骨質(zhì)疏松大鼠的效果。方法 5-6月齡雌性SD大鼠，維甲酸復(fù)制骨質(zhì)疏松模型后，給予中藥骨康寧治療。用影像學(xué)、骨病理組織學(xué)、形態(tài)計(jì)量學(xué)、骨生物力學(xué)等實(shí)驗(yàn)技術(shù)，觀察骨康寧的治療效果。結(jié)果 經(jīng)骨康寧治療后，骨質(zhì)疏松大鼠的平均骨小梁數(shù)、平均骨小梁寬、骨皮質(zhì)指數(shù)、股骨骨密度、股骨的最大變形能力等增加，并明顯高于骨質(zhì)疏松組(P

關(guān)鍵詞：骨質(zhì)疏松；骨康寧；維甲酸；影像

ABSTRACT: Objective To understand the effect of Gukangning capsule on the osteoporotic model of the rats. Methods Female SD rats， 5-6 months after birth， were chosen to duplicate the osteoporotic model induced by retinoic acid and treated with Gukangning capsule. The effect of Gukangning capsule on osteoporosis was evaluated by radiology， morphometry， BMD and biomechanics of bone. Results After oral administration of Gukangning capsule， the mean trabecular plate density， the mean trabecular plate thickness and the trabecular bone volume， BMD and maximum strain of the rats， were significantly increased more than that of the osteoporotic model (P

KEY WORDS: osteoporosis; Gukangning capsule; retinoic acid; image

以骨量減少為主要特征，骨組織的顯微結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，并伴隨骨質(zhì)脆性增加和骨折危險(xiǎn)度升高的一類全身性骨骼疾病稱為骨質(zhì)疏松癥。隨著老年人群的迅速增長(zhǎng)，骨質(zhì)疏松癥已成為一個(gè)引起全世界關(guān)注的公共健康問(wèn)題。骨康寧含有補(bǔ)骨脂、骨碎補(bǔ)等復(fù)方中藥，具有壯腎健骨、健脾益氣、活血通絡(luò)等功效。本實(shí)驗(yàn)以大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，用維甲酸復(fù)制骨質(zhì)疏松模型，骨康寧治療后采用影像學(xué)、骨病理組織學(xué)、形態(tài)計(jì)量學(xué)等方法，觀察其對(duì)大鼠骨質(zhì)疏松的治療效果。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與分組 選用45 只雌性SD大鼠，5-6月齡(本院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供)，按體重隨機(jī)分為正常對(duì)照組(正常組，10只)和骨質(zhì)疏松模型組(35只)。以維甲酸80mg/(kg?d)(上海第六制藥廠)灌胃15d，誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松。骨質(zhì)疏松模型組大鼠處死7只證實(shí)骨質(zhì)疏松模型復(fù)制成功后，剩余大鼠再隨機(jī)分為骨質(zhì)疏松模型組(9只)、骨康寧治療組(骨康寧組，10只)和雌激素治療陽(yáng)性對(duì)照組(9只)3組。正常組大鼠繼續(xù)觀察。骨質(zhì)疏松模型組給予常規(guī)飼料、蒸餾水；骨康寧組給予0.8g/(kg?d)骨康寧混懸液，1次/d灌胃；雌激素組腹腔注射苯甲酸雌二醇50μg/只，每周3次。治療期為60d。

1.2 取材 實(shí)驗(yàn)60d時(shí)，各組以200g/L苯巴比妥溶液(5mL/kg)麻醉下處死動(dòng)物。取雙后肢及胸腰椎骨，40g/L多聚甲醛固定。

1.3 鉬靶攝影 隨機(jī)取每組實(shí)驗(yàn)大鼠一側(cè)脛骨及股骨，在同一電壓電流下行鉬靶攝影。

1.4 骨病理組織學(xué)觀察 取股骨上段中1/2段，經(jīng)40g/L多聚甲醛固定，80g/L的中性EDTA脫鈣液脫鈣40d，常規(guī)石蠟包埋，用90g/L的多聚賴氨酸處理載玻片，切片，片厚6μm，伊紅蘇木素染色(HE)。

1.5 骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué) 股骨的石蠟切片經(jīng)HE染色后應(yīng)用半自動(dòng)彩色圖像分析系統(tǒng)分析測(cè)量。以關(guān)節(jié)軟骨下1mm以外的松質(zhì)骨區(qū)域，每張切片測(cè)量3個(gè)視野(放大倍數(shù)×40)，取平均值，測(cè)量平均骨小梁密度、平均骨小梁寬度、骨小梁面積百分比、平均骨小梁間距；測(cè)量股骨中段皮質(zhì)骨面積、皮質(zhì)骨面積百分比、骨髓腔面積百分比。

1.6 骨礦密度(BMD)測(cè)定 用QDR2000型HOLOJAC雙光子骨密度儀測(cè)量四肢骨與胸腰部椎體骨礦密度，變異系數(shù)≤ 3 %。測(cè)量時(shí)，將各離體骨按一定順序放入有機(jī)玻璃盒內(nèi)，注入蒸餾水(以剛好蓋過(guò)所有骨面為宜)進(jìn)行掃描。使用Regional high resolution QDR 4500小動(dòng)物分析軟件。

1.7 骨生物力學(xué)測(cè)定 右股骨用微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行三點(diǎn)力學(xué)試驗(yàn)，觀察最大應(yīng)力。當(dāng)外力作用于骨時(shí)，骨以形變產(chǎn)生內(nèi)部的阻抗來(lái)抗衡外力，即骨產(chǎn)生的應(yīng)力，用最大負(fù)荷力表示，單位為g/cm2。應(yīng)變是指骨在外力作用下的變形，大小等于骨受力后長(zhǎng)度的變化量，用最大負(fù)荷表示，單位為cm。測(cè)量時(shí)，調(diào)整兩個(gè)約束支架相距20mm，將兩個(gè)大鼠股骨比較均勻的部位放在兩個(gè)約束支架上，股骨的短軸與垂直方向平行，逐級(jí)加壓直至屈服，讀取導(dǎo)致屈服的負(fù)荷的數(shù)據(jù)。待測(cè)試件用生理鹽水保持濕潤(rùn)，荷載測(cè)量精度為0.1N(牛頓)，變形測(cè)量精度為0.001mm。

1.8 血清降鈣素(CT)質(zhì)量濃度測(cè)定 應(yīng)用放免分析測(cè)定法。

1.9 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 所有數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，用SPSS 10.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行t檢驗(yàn)和方差分析，結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α＝0.05，P

2 結(jié)

果

2.1 維甲酸誘導(dǎo)大鼠骨質(zhì)疏松模型的結(jié)果

2.1.1 骨病理組織學(xué) 光鏡下皮質(zhì)骨變薄，骨髓腔擴(kuò)大，骨紋理變稀、變細(xì)；松質(zhì)骨骨小梁密度降低，骨小梁面積百分比減少；皮質(zhì)骨面積百分比降低，說(shuō)明松質(zhì)骨、密質(zhì)骨骨量均減少，發(fā)生了骨質(zhì)疏松(圖1)。圖1 實(shí)驗(yàn)各組骨小梁（略）

2.1.2 鉬靶X線片在解剖鏡下觀察的結(jié)果 正常對(duì)照組10例，左脛骨及股骨骨皮質(zhì)骨密度均勻致密，骨髓腔不寬，松質(zhì)骨骨紋理粗細(xì)均勻(圖2A)。骨質(zhì)疏松模型組9例，左脛骨及股骨骨皮質(zhì)菲薄，部分吸收，骨髓腔增寬，松質(zhì)骨骨紋理稀疏、變細(xì)(圖2B)。骨康寧組10例，左脛骨及股骨骨皮質(zhì)骨密度不均勻，變薄有分層，骨髓腔稍增寬，松質(zhì)骨骨紋理稀疏而粗細(xì)不均(圖2C)。雌激素組9例，左脛骨及股骨骨皮質(zhì)變薄，骨髓腔稍增寬，松質(zhì)骨骨紋理稀疏而粗細(xì)不均(圖2D)。圖2 各組大鼠脛骨及股骨鉬靶X線觀察結(jié)果（略）

2.2 骨康寧治療骨質(zhì)疏松的效果

2.2.1 光鏡下骨病理組織學(xué) 與治療前相比，治療后骨康寧組和雌激素組大鼠股骨下端松質(zhì)骨骨小梁數(shù)增多，骨小梁增寬，骨小梁間隙縮小，而骨質(zhì)疏松模型組骨小梁數(shù)和骨小梁間隙變化不明顯(圖1略)。

2.2.2 骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)指標(biāo) 松質(zhì)骨：治療前與治療后相比，正常組、骨康寧組和雌激素組股骨下端松質(zhì)骨的平均骨小梁數(shù)、骨小梁寬度和骨小梁面積百分比均顯著增加，而骨小梁間隙顯著縮小。治療60d后，骨康寧組平均骨小梁數(shù)、骨小梁寬度、骨小梁面積百分比與雌激素組、正常組比較無(wú)顯著性差異，但均高于骨質(zhì)疏松模型組(表1)。表1 治療后60d各組大鼠松質(zhì)骨形態(tài)學(xué)測(cè)量結(jié)果（略）

皮質(zhì)骨：治療后，骨康寧組和雌激素組的皮質(zhì)骨面積、皮質(zhì)骨面積百分比增加，骨髓腔面積百分比減少，與正常組相比無(wú)顯著性差異。骨康寧組的骨髓腔面積百分比與正常組和雌激素組間無(wú)顯著性差異，但低于骨質(zhì)疏松模型組(表2)。表2 治療60d后各組皮質(zhì)骨組織形態(tài)測(cè)量比較（略）

2.2.3 鉬靶X線(解剖鏡下) 與骨質(zhì)疏松模型組相比，治療后骨康寧組和雌激素組大鼠脛骨和股骨骨皮質(zhì)骨密度增高，有分層，骨髓腔縮小，松質(zhì)骨骨紋理粗細(xì)不均；無(wú)措施組大鼠脛骨X線表現(xiàn)與治療前相比，無(wú)明顯變化。

2.2.4 骨密度 股骨骨密度測(cè)試結(jié)果表明，治療后骨康寧組顯著高于骨質(zhì)疏松模型組，與正常對(duì)照組及雌激素組相比無(wú)顯著性差異。椎骨骨密度測(cè)試結(jié)果表明，治療后骨康寧組與正常對(duì)照組及雌激素組相比，無(wú)顯著性差異，且均高于骨質(zhì)疏松模型組(表3)。表3 各組大鼠骨密度檢測(cè)結(jié)果（略）

2.2.5 骨生物力學(xué) 藥物治療2個(gè)月后，大鼠左股骨結(jié)構(gòu)力學(xué)及材料力學(xué)的變化如表4。最大應(yīng)力為骨材料力學(xué)特性，本實(shí)驗(yàn)表明，骨康寧治療組與骨質(zhì)疏松模型組相比較有顯著性差異(P

2.2.6 血清降鈣素(CT) 各組大鼠喂養(yǎng)60d后，骨康寧治療組血清降鈣素質(zhì)量濃度與骨質(zhì)疏松模型組相比較有顯著性差異(P0.05，表4)。表4 各組大鼠骨生物力學(xué)和血清降鈣素(CT)測(cè)量結(jié)果（略）

3 討

論

骨質(zhì)疏松模型的方法較多，由于維甲酸誘導(dǎo)具有操作簡(jiǎn)單、成功率高和骨質(zhì)疏松表現(xiàn)典型、易于進(jìn)行給藥觀察等優(yōu)點(diǎn)而被較廣泛使用。目前認(rèn)為維甲酸主要是通過(guò)激活破骨細(xì)胞的分化、增殖，損傷大鼠卵巢，雌激素分泌減少，雌激素對(duì)破骨細(xì)胞的抑制作用減弱，促進(jìn)骨吸收作用而誘導(dǎo)大鼠骨質(zhì)疏松。本實(shí)驗(yàn)大鼠維甲酸灌胃15d后，股骨松質(zhì)骨骨小梁密度降低、稀疏，小梁面積百分比減少，骨髓腔擴(kuò)大；皮質(zhì)骨厚度呈減低趨勢(shì)，皮質(zhì)骨面積百分比降低，表明松質(zhì)骨、皮質(zhì)骨骨量減少，大鼠骨質(zhì)疏松模型復(fù)制成功。

目前，骨質(zhì)疏松癥的常用診斷方法有X線照相法、X線吸收法、光子吸收法、骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)方法、超聲診斷法、骨生物力學(xué)法等，它們各自有優(yōu)缺點(diǎn)。一般的X線片，只有在骨量減少達(dá)到骨總量的30%-40%時(shí)才能顯示骨質(zhì)疏松的征象，因此單純X線檢查對(duì)早期診斷骨質(zhì)疏松的意義不大，但是當(dāng)骨質(zhì)疏松發(fā)展到一定程度時(shí)，根據(jù)目測(cè)脊柱形態(tài)、骨質(zhì)密度、皮質(zhì)厚薄及骨小梁的形態(tài)等，仍可做出診斷依據(jù)。骨密度的測(cè)定常被用于評(píng)定骨脆性和對(duì)骨折危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測(cè)，但大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究的結(jié)果表明，單純骨礦物鹽含量的增加，骨質(zhì)量并不一定相應(yīng)的增加，有時(shí)反而降低。骨生物力學(xué)是生物力學(xué)的分支，它以工程力學(xué)的理論為基礎(chǔ)，研究骨組織在外界作用下的力學(xué)特性和骨在受力后的生物學(xué)效應(yīng)，是對(duì)骨質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定的一種較可靠方法。因此，在骨質(zhì)疏松的診斷中應(yīng)采用多種方法綜合判斷。本研究采用多種方法，觀察骨康寧治療維甲酸誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松的效果，結(jié)果顯示：X線檢查表現(xiàn)為骨康寧組大鼠骨皮質(zhì)較骨質(zhì)疏松模型組增厚，骨小梁增多；骨組織計(jì)量學(xué)分析顯示骨康寧組平均骨小梁數(shù)、骨小梁面積百分比和皮質(zhì)骨面積百分比顯著高于骨質(zhì)疏松模型組，而平均骨小梁間隙和髓腔面積百分比顯著低于骨質(zhì)疏松模型組；股骨和椎骨骨密度測(cè)試結(jié)果表明，骨康寧組顯著高于無(wú)措施組，而與正常對(duì)照組及雌激素組相比無(wú)顯著性差異；骨生物力學(xué)結(jié)果提示中藥骨康寧可明顯提高大鼠左股骨骨結(jié)構(gòu)力學(xué)及材料力學(xué)特性，客觀地反映了中藥骨康寧治療維甲酸誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松的效果。

降鈣素(CT)由甲狀腺C細(xì)胞(濾泡旁細(xì)胞)產(chǎn)生，降鈣素對(duì)骨的作用是抑制破骨細(xì)胞的數(shù)量和活性，直接抑制骨質(zhì)吸收。降鈣素可直接作用于破骨細(xì)胞受體，使細(xì)胞內(nèi)Ca2+轉(zhuǎn)入線粒體，抑制破骨細(xì)胞的活性，還能抑制大單核細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槠乒羌?xì)胞，從而減少骨吸收。降鈣素的這種抑制骨吸收的作用，在整體動(dòng)物和骨細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中均已得到證實(shí)。從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，骨康寧能明顯增加大鼠血清降鈣素的質(zhì)量濃度，說(shuō)明中藥骨康寧能通過(guò)增加血清降鈣素質(zhì)量濃度而發(fā)揮抑制骨吸收的作用。

綜合上述，本研究采用影像與病理對(duì)照研究，觀察骨康寧治療維甲酸誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松的效果，結(jié)果表明骨康寧對(duì)大鼠骨質(zhì)疏松有一定的防治作用，其分子生物機(jī)制將有待于進(jìn)一步的研究。

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篇10

【摘要】

目的 評(píng)價(jià)踝關(guān)節(jié)骨折修復(fù)下脛腓前韌帶的生物力學(xué)穩(wěn)定性。方法 采集國(guó)人新鮮足標(biāo)本一具，截取踝關(guān)節(jié)以上15 cm下肢小腿橫行截?cái)啵┞断旅勲枨绊g帶。載荷實(shí)現(xiàn)分級(jí)加載，選用小腿極限載荷(踝關(guān)節(jié)負(fù)重力為4.5 BW)20％作為生理載荷，即以0、100、200、300、400、500 N為分級(jí)載荷。萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)(WD5)的加載速率為1.40 mm/min，以準(zhǔn)靜態(tài)方式加載，載荷施加于下肢脛腓骨上。并模擬足運(yùn)動(dòng)中立位、跖屈位(30°)、背屈位(20°)、旋后外旋位等四種生理運(yùn)動(dòng)狀況，正常足及切除下脛腓前韌帶測(cè)定踝關(guān)節(jié)的應(yīng)力變化、距骨的移位變化及軸向剛度數(shù)據(jù)。結(jié)果 標(biāo)本在正常足及切斷下脛腓前韌帶的不同功能位上，踝關(guān)節(jié)的應(yīng)力變化、距骨的移位變化及軸向剛度，統(tǒng)計(jì)學(xué)有顯著性差異(P＜0.05)。結(jié)論 在對(duì)內(nèi)、外踝滿意固定后，下脛腓前韌帶的修復(fù)能更好恢復(fù)踝關(guān)節(jié)的生物彈性，最大限度恢復(fù)其原來(lái)的結(jié)構(gòu)和功能，避免晚期創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】 下脛腓前韌帶 生物力學(xué) 踝關(guān)節(jié)骨折

Abstract：Objective To evaluate the biomechanical stability of restoration of anterior lower tibiofibular ligament in ankle fracture.Methods Collect a fresh foot sample of Chinese，cut off transversely of the shank 15 cm above the ankle joint，operate carefully around the ankle joint as per the clinic procedures，to expose the anterior lower tibiofibular ligament，calcaneofibular ligament，anterior and posterior talofibular ligament for the test.The entire structural simulation is based on the fresh foot sample of normal human corpse and in the phased loading，with 20％ of the shank limit load(the bearing capacity of ankle joint at 4.5 BW) as the physiological load，i.e.the phased load of 0，100，200，300，400 and 500N.The loading rate of the universal material tester (WD5) is 1.40 mm/min，and with the quasistatic loading mode.The load is applied on tibiofibular bone of the shank to simulate the 4 physiological movement status of the foot，i.e.neutral position，metastarsal bending position(30°)，posterior bending position(20°) and esternally rotated position.The normal foot and amputation of anterior lower tibiofibular ligament was used to test the stress change of ankle joint，displacement and axial rigidity of astragalus.Results The sample is placed in the different functional positions of the normal foot and when cutting off anterior lower tibiofibular ligament，it is significantly different in the stress change of ankle joint，displacement and axial rigidity of astragalus and in 2 status(normal foot and cutting off anterior lower tibiofibular ligament)(P＜0.05).Conclusion Upon the satisfactory fixation of the interior and exterior ankle，restoration of anterior lower tibiofibular ligament can better restore the biological flexibility of the ankle joint，maximally recover its original structure and function and avoid the occurrence of late traumatic arthritis.

Key words：anterior lower tibiofibular ligament；biomechanics；ankle fracture

踝關(guān)節(jié)骨折、脫位是創(chuàng)傷骨科常見(jiàn)的一種損傷［1］。目前認(rèn)為，三角韌帶、下脛腓全部韌帶及部分骨間膜同時(shí)損傷時(shí)可出現(xiàn)下脛腓分離、距骨向外脫位。然而，臨床上占多數(shù)的WeberB(旋后外旋)型踝關(guān)節(jié)骨折，在距骨的強(qiáng)力外旋下，首先產(chǎn)生的是下脛腓前韌帶損傷，隨后產(chǎn)生外踝的螺旋骨折。由此看來(lái)下脛腓前韌帶對(duì)踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定作用是不容忽視的。

我院自1999年以來(lái)，對(duì)該類骨折在內(nèi)、外踝的堅(jiān)強(qiáng)固定基礎(chǔ)上，常規(guī)探查修復(fù)下脛腓前韌帶，取得了良好效果。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行針對(duì)下脛腓前韌帶的生物力學(xué)研究。本研究對(duì)下脛腓前韌帶在完整和損傷踝關(guān)節(jié)標(biāo)本上進(jìn)行生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)［2］，觀察下脛腓前韌帶的損傷，對(duì)踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的影響，為臨床提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 標(biāo)本來(lái)源及制作 采集國(guó)人新鮮足標(biāo)本1具，截取踝關(guān)節(jié)以上15 cm下肢小腿橫行截?cái)?。大體測(cè)量標(biāo)本尺寸(見(jiàn)表1)。并進(jìn)行X線正側(cè)位攝片，確認(rèn)無(wú)疾病，無(wú)踝關(guān)節(jié)損傷、先天性畸形、骨折、嚴(yán)重退行性變等病理性變化，在小腿上部切除肌肉暴露脛腓骨并用骨水泥固定做上端夾具。按照臨床方法在踝關(guān)節(jié)周圍小心行手術(shù)，暴露下脛腓前韌帶、跟腓韌帶、距腓前韌帶和后韌帶備用。同時(shí)制作足踝運(yùn)動(dòng)夾具，固定足底，能達(dá)到足的三維運(yùn)動(dòng)允許進(jìn)行伸、屈、旋轉(zhuǎn)和外翻活動(dòng)。

標(biāo)本制作完成后立即進(jìn)行生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束或轉(zhuǎn)換另一實(shí)驗(yàn)需維持新鮮狀態(tài)，用雙層塑料袋在－30℃冰柜內(nèi)保存。在下一實(shí)驗(yàn)前，需24 h解凍后進(jìn)行其他實(shí)驗(yàn)，注意冷凍保持足始終維持中立位狀態(tài)。表1 新鮮國(guó)人下肢尸體標(biāo)本的一般資料

1.2 實(shí)驗(yàn)力學(xué)模型的建立 所有實(shí)驗(yàn)標(biāo)本在結(jié)構(gòu)模擬、載荷、高度、材料力學(xué)性質(zhì)、加載方式上均保持一致，以提供精度［3］。全部結(jié)構(gòu)模擬均以正常人尸體新鮮足標(biāo)本為標(biāo)準(zhǔn)，載荷實(shí)現(xiàn)分級(jí)加載，選用小腿極限載荷(踝關(guān)節(jié)負(fù)重力為4.5 BW)20％作為生理載荷，即以0、100、200、300、400、500 N為分級(jí)載荷。萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)(WD5)的加載速率為1.40 mm/min，以準(zhǔn)靜態(tài)方式加載，載荷施加于下肢脛腓骨上，并模擬足運(yùn)動(dòng)中立位、跖屈位(30°)、背屈位(20°)、旋后外旋位等四種生理運(yùn)動(dòng)狀況，正常足及切除下脛腓前韌帶觀察踝關(guān)節(jié)失穩(wěn)情況。

標(biāo)本實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)標(biāo)本的踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)中距骨、脛骨遠(yuǎn)端、腓骨遠(yuǎn)端進(jìn)行材料力學(xué)性質(zhì)測(cè)量［3］，測(cè)量結(jié)果如表2所示。在測(cè)試時(shí)用等滲鹽水紗布濕敷，以免標(biāo)本干燥。踝關(guān)節(jié)的位置模擬步態(tài)站立相的中期(約為步態(tài)周期的28％)，此時(shí)為單肢負(fù)重中期，踝關(guān)節(jié)處于中立位(90°)，負(fù)重約為一倍體重左右(設(shè)60 kg)，加載每次持續(xù)5 s。

實(shí)驗(yàn)前在內(nèi)踝、脛腓骨遠(yuǎn)端前方、外踝和脛腓骨遠(yuǎn)端后方A、B、C、D四處粘貼電阻應(yīng)變片，用以測(cè)量踝關(guān)節(jié)內(nèi)外踝負(fù)重應(yīng)變變化規(guī)律，并在踝關(guān)節(jié)脛骨、腓骨、距骨設(shè)測(cè)量位移標(biāo)記點(diǎn)a、b、c。所有這些應(yīng)變測(cè)試和位移測(cè)試應(yīng)進(jìn)行應(yīng)變溫度補(bǔ)償、防潮處理，以保證每具標(biāo)本具有良好的傳導(dǎo)性和高靈敏度。表2 踝關(guān)節(jié)距骨、脛腓骨的材料力學(xué)性質(zhì)測(cè)量結(jié)果

1.3 生物力學(xué)測(cè)試 一切準(zhǔn)備就緒后，將應(yīng)變片接入YJK14數(shù)字式電阻應(yīng)變儀，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)予載50N以消除骨的時(shí)間效應(yīng)，即骨的松弛、蠕變等粘彈性影響。實(shí)驗(yàn)時(shí)依次加載100 N等級(jí)，控制好機(jī)器速率1.40 mm/min，按不同生理運(yùn)動(dòng)情況循環(huán)加載，依次切斷踝關(guān)節(jié)相關(guān)韌帶，測(cè)量踝關(guān)節(jié)的應(yīng)變、移位變化和穩(wěn)定性［4］。

1.4 數(shù)據(jù)處理 將所有數(shù)據(jù)通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)算各參數(shù)均值及標(biāo)準(zhǔn)差，用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS 11.0方差分析進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定P＜0.05為有顯著性差異。

2 結(jié)

果

標(biāo)本在正常足及切斷下脛腓前韌帶兩種狀態(tài)下的不同功能位上，踝關(guān)節(jié)的應(yīng)力變化、距骨的移位變化及軸向剛度，均有統(tǒng)計(jì)學(xué)的顯著性差異(P＜0.05)。詳細(xì)情況見(jiàn)表3～6。

3 討

論

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1.1 踝關(guān)節(jié)在不同功能位下的應(yīng)力變化 正常足在中立位時(shí)內(nèi)、外踝上的應(yīng)變分別為(21±1.30) uε和(189±12.28) uε，脛腓前、后關(guān)節(jié)上應(yīng)變分別為(142±9.23) uε和(78±5.09) uε。當(dāng)足處于背屈20°狀態(tài)下，內(nèi)、外踝上應(yīng)變比中立位分別增加29％和34％，在脛腓前、后關(guān)節(jié)上分別增加5％和38％。當(dāng)足處于跖屈30°狀態(tài)，內(nèi)踝應(yīng)變比正常中立位增加78％，外踝應(yīng)變未增加，而在脛腓前、后處，特別在后部應(yīng)變表3 正常踝關(guān)節(jié)不同生理運(yùn)動(dòng)位置時(shí)應(yīng)變值情況表4 下脛腓前韌帶損傷情況下踝關(guān)節(jié)不同生理運(yùn)動(dòng)位置時(shí)應(yīng)變值情況表5 踝關(guān)節(jié)下脛腓前韌帶損傷時(shí)不同功能位的距骨移位變化情況 表6 踝關(guān)節(jié)在不同功能位下脛腓前韌帶損傷時(shí)的軸向剛度情況增加78％，有明顯變化。當(dāng)足處于旋后外旋狀態(tài)時(shí)，內(nèi)踝應(yīng)變?cè)黾?4％，外踝應(yīng)變反而減小，在脛腓聯(lián)合前、后處應(yīng)變?cè)黾用黠@，達(dá)到72％。這說(shuō)明此狀態(tài)踝關(guān)節(jié)受力增大，應(yīng)變?cè)黾用黠@，容易導(dǎo)致失穩(wěn)。

手術(shù)切斷下脛腓前韌帶后，足在不同功能位上的應(yīng)力變化比正常足在功能位上的應(yīng)變起了明顯的變化。此時(shí)在中立位，內(nèi)外踝的應(yīng)變?cè)黾硬幻黠@，而在脛腓前后聯(lián)合處應(yīng)變比正常時(shí)分別增加了38％和69％(P＜0.05)，增加很明顯。當(dāng)足處于背屈20°狀態(tài)下，內(nèi)外踝上應(yīng)變?cè)黾油瑯硬幻黠@，相反有所下降，而在脛腓聯(lián)合前后處分別增加48％和69％(P＜0.05)，應(yīng)變?cè)黾邮置黠@。當(dāng)足處于跖屈30°狀態(tài)，同樣內(nèi)外踝上應(yīng)變變化不明顯，而在脛腓聯(lián)合前后處應(yīng)變分別增加50％和29％(P＜0.05)，增加明顯。當(dāng)足在內(nèi)翻外旋位時(shí)，這時(shí)對(duì)外踝應(yīng)變影響明顯，應(yīng)變?cè)黾?4％(P＜0.05)，而內(nèi)踝影響不明顯(僅10％)，在脛腓聯(lián)合處前后應(yīng)變反而減小26％和18％(P＜0.05)，但均有所影響。此時(shí)踝關(guān)節(jié)處于半失穩(wěn)狀態(tài)。

3.1.2 踝關(guān)節(jié)在不同功能位下脛腓前韌帶損傷距骨的移位變化 在正常足負(fù)重時(shí)，即踝關(guān)節(jié)500 N作用下，足處于中立位時(shí)，踝關(guān)節(jié)距骨的移位，即距骨的縱向垂直移位和水平方向移位分別為(1.86±0.12) mm和(0.26±0.02) mm；當(dāng)足處于背屈20°時(shí)，其移位分別比中立位大5％和7％；當(dāng)足處于跖屈30°時(shí)，其移位分別比中立位大6％和76％。但當(dāng)足在旋后外旋位時(shí)，其距骨移位分別達(dá)到(2.07±0.17) mm和(1.30±0.11) mm，比中立位分別高10％和80％，距骨來(lái)回晃動(dòng)在水平方向比較大。

當(dāng)下脛腓前韌帶損傷之后，使距骨與脛骨接觸不再十分密切，間隙增大，增大了距骨產(chǎn)生水平移動(dòng)和垂直移動(dòng)引起的轉(zhuǎn)動(dòng)。在損傷狀態(tài)下，足處于中立位時(shí)，其距骨的位移分別為(2.04±0.16) mm和(0.29±0.02) mm，比足踝韌帶完好無(wú)損狀態(tài)下的中立位位移增大9％和10％(P＜0.05)，背屈20°時(shí)比正常足背屈20°時(shí)的位移分別增大8％和18％(P＜0.05)，跖屈30°時(shí)比正常足的位移分別增加8％和26％(P＜0.05)，在旋后外旋狀況下，比正常足的位移分別增加11％和20％(P＜0.05)，位移明顯增大足踝關(guān)節(jié)開(kāi)始處于不穩(wěn)定狀態(tài)，以實(shí)驗(yàn)中觀察到距骨運(yùn)動(dòng)范圍明顯增大。

3.1.3 踝關(guān)節(jié)的軸向剛度 正常足踝關(guān)節(jié)的軸向剛度在中立位時(shí)為(268.81±17.50) N/mm，背屈20°時(shí)為(284.09±19.90) N/mm，跖屈30°時(shí)為(252.53±19.22) N/mm，旋后外旋位時(shí)為(241.55±19.40) N/mm，此時(shí)的軸向剛度完全能滿足人體各種功能運(yùn)動(dòng)所需的剛度要求，足踝關(guān)節(jié)是相當(dāng)穩(wěn)定、堅(jiān)固。

但當(dāng)下脛腓前韌帶切除之后，踝關(guān)節(jié)的軸向剛度有了變化，明顯出現(xiàn)下降趨勢(shì)。這表示它抵抗變形能力衰減，即使在中立位時(shí)軸向剛度也下降了9％，其他不同功能位下降了8％～11％，與正常相比有一定的差異(P＜0.05)。

3.2 WeberB踝關(guān)節(jié)骨折現(xiàn)有術(shù)式及優(yōu)缺點(diǎn) 在20世紀(jì)60年代，學(xué)者們認(rèn)為構(gòu)成踝穴的內(nèi)踝極其重要，因此在治療時(shí)，把重點(diǎn)放在內(nèi)踝上。20世紀(jì)70年代起，人們逐漸覺(jué)察到外踝是治療關(guān)節(jié)損傷的關(guān)鍵。隨著對(duì)踝關(guān)節(jié)骨折的深入研究，腓骨的重要性也更加明顯［5］。踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定，需要結(jié)構(gòu)完整的踝穴，而踝穴又依賴下脛腓聯(lián)合保持其完整性。此外證實(shí)腓骨骨折后的短縮和外側(cè)移位是發(fā)生骨關(guān)節(jié)炎最常見(jiàn)的原因。目前優(yōu)先整復(fù)腓骨骨折的移位，然后再整復(fù)內(nèi)踝和下脛腓韌帶聯(lián)合，已成為手術(shù)的常規(guī)程序［6］。榮國(guó)威等［7］通過(guò)尸體標(biāo)本分別觀察下脛腓韌帶、骨間膜、腓骨、內(nèi)踝和三角韌帶等損傷與下脛腓聯(lián)合分離的關(guān)系，結(jié)果表明形成下脛腓分離必須具備三個(gè)條件，即內(nèi)踝或三角韌帶損傷、下脛腓韌帶損傷、腓骨與骨間膜在同一水平的損傷。將內(nèi)踝與腓骨內(nèi)固定以后，即使施加外翻、外旋應(yīng)力，也不會(huì)出現(xiàn)下脛腓分離。因此，如果內(nèi)側(cè)損傷是內(nèi)踝骨折所致，可將內(nèi)踝與腓骨行內(nèi)固定治療，而不需要進(jìn)行下脛腓聯(lián)合固定。

目前廣泛接受的觀點(diǎn)是，下脛腓聯(lián)合分離不應(yīng)當(dāng)行堅(jiān)強(qiáng)固定，以往曾流行的下脛腓關(guān)節(jié)融合或者用拉力螺釘固定下脛腓聯(lián)合都是不可取的。因?yàn)檫@將限制腓骨相對(duì)于脛骨干的位移和旋轉(zhuǎn)，從而影響踝穴對(duì)距骨的順應(yīng)性調(diào)節(jié)［8］。WeberB型踝關(guān)節(jié)骨折即LangeHansen分型的旋后－外旋型，距骨的外旋使外踝受到向后向外的應(yīng)力，使下脛腓前方的韌帶受力最大。下脛腓前方的分離是下脛腓聯(lián)合的部分?jǐn)嗔?，就像展開(kāi)一本書一樣［9］。外踝的解剖復(fù)位固定，必然使下脛腓聯(lián)合復(fù)位，經(jīng)距骨受傷時(shí)的慣性外旋依然作用于下脛腓前韌帶，勢(shì)必造成距骨的輕度外移及踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定。因?yàn)榫喙峭庖? mm能減少20％～40％脛距關(guān)節(jié)負(fù)重面的作用，移位5 mm能減少80％的作用，關(guān)節(jié)負(fù)重時(shí)會(huì)疼痛，長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)致創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎［10，11］。

3.3 WeberB踝關(guān)節(jié)骨折修復(fù)下脛腓前韌帶的臨床意義 通過(guò)臨床實(shí)踐及生物力學(xué)研究，作者認(rèn)為在對(duì)內(nèi)、外踝滿意固定后，下脛腓前韌帶的修復(fù)能更好恢復(fù)踝關(guān)節(jié)的生物彈性，最大限度恢復(fù)其原來(lái)的結(jié)構(gòu)和功能，避免晚期創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。