接骨鋼板的材料學(xué)特征及臨床應(yīng)用

接骨鋼板的材料學(xué)特征及臨床應(yīng)用第1頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

鋼板技術(shù)是處理大多數(shù)關(guān)節(jié)周圍骨折和某些長(zhǎng)骨骨折的主要方法。隨著自然科學(xué)和工業(yè)發(fā)展的不斷進(jìn)步，對(duì)接骨鋼板的材料選擇提出了較嚴(yán)格的要求，在具有化學(xué)相容性的同時(shí)還具有生物相容性。目前臨床上應(yīng)用的骨科接骨鋼板的材料主要包括不銹鋼、鈷合金和鈦合金，各有其不同的材料學(xué)特征及臨床應(yīng)用價(jià)值第2頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五接骨鋼板的材料學(xué)特征接骨鋼板的材料選擇必須有足夠的強(qiáng)度，但足夠的強(qiáng)度并不意味著材料必須是堅(jiān)強(qiáng)而不具備一定的韌性，過(guò)硬的接骨鋼板固定在早期雖有利于骨折愈合，但在進(jìn)一步愈合中，可引起皮質(zhì)骨的吸收，可造成骨折部位過(guò)度的應(yīng)力保護(hù)和應(yīng)力集中，造成骨質(zhì)丟失和松變，即所謂應(yīng)力保護(hù)性骨萎縮瞄J，有發(fā)生繼發(fā)性骨折的可能。第3頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五何為理想的接骨鋼板？一個(gè)理想的接骨鋼板，在骨折已有愈合后，其硬度應(yīng)逐漸減少以使負(fù)荷傳導(dǎo)于骨折端，有利于恢復(fù)骨的正常生物力學(xué)結(jié)構(gòu)和功能。因此有些學(xué)者設(shè)計(jì)了中等硬度的接骨鋼板，多是以避免保護(hù)性骨萎縮，而換取了早期內(nèi)固定強(qiáng)度的不足。但接骨鋼板的強(qiáng)度不足，固定不牢固，易于導(dǎo)致不愈合和內(nèi)固定鋼板斷裂第4頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五置入材料選擇的一般要求：材料及設(shè)計(jì)應(yīng)有足夠的力學(xué)強(qiáng)度和抗疲勞性能。置入材料應(yīng)有極好的耐蝕性能，與人體組織相容，抗酸抗堿，在生物環(huán)境中，不起電解作用，亦無(wú)磁性。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)有一定的機(jī)械強(qiáng)度，不老化、不因長(zhǎng)期使用而發(fā)生疲勞性斷裂。電解作用會(huì)損害材料本身的力學(xué)結(jié)構(gòu)。釋放變解產(chǎn)物，造成局部或全身不良影響。第5頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

材料必須無(wú)毒、無(wú)致癌性與過(guò)敏反應(yīng)。材料應(yīng)具有良好的光潔度，如表面粗糙或有損壞，也可形成微電池，而起電解蝕損作用。

第6頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五不同種類接骨鋼板材料的優(yōu)缺點(diǎn)目前臨床上應(yīng)用的骨科接骨鋼板的材料主要包括不銹鋼、鈷合金和鈦合金。不銹鋼成分含有17％-20％鉻、10％-14％鎳、2％一4％鉬，很低的碳(少于O．08％)，其余為鐵。鈷合金成分為63％-70％鈷、25％-30％鉻及5％一7％鉬，還有少量的雜質(zhì)如錳、鎳、鐵及碳。鈦合金是在鈦基礎(chǔ)上含有5．5％-6．5％鋁、3．5％-4．5％釩、0．25％鐵、0．08％碳及其他少許雜質(zhì)。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，其力學(xué)功能主要是涉及到張應(yīng)力，因此拉伸性能就極有意義。

第7頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五在拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)中有三個(gè)重要的特征：第一，發(fā)生永久塑形變的應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力。第二，屈服以后，如果是延性材料就繼續(xù)變形，往往還要增加應(yīng)力，直到達(dá)到最大的應(yīng)力，即極限張應(yīng)力。最后，當(dāng)應(yīng)變加速時(shí)，材料發(fā)生斷裂，應(yīng)變或斷裂時(shí)的延伸為材料的可塑性。

第8頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五置入合金機(jī)械特性的理想狀態(tài)是屈服應(yīng)力、極限張應(yīng)力及斷裂時(shí)的延伸率均盡可能的大些。第9頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五鍛造的不銹鋼具有較高的機(jī)械性質(zhì)，而且價(jià)錢相當(dāng)?shù)停珒H在一定程度上具有體內(nèi)抗蝕損性；鈷合金比不銹鋼更耐蝕損，對(duì)組織幾乎完全惰性，其主要缺點(diǎn)是它的機(jī)械性能低于不銹鋼。這種合金是通過(guò)費(fèi)用比較昂貴的工序鑄造出來(lái)的，而且因?yàn)橛性S多顯微缺損而限制其強(qiáng)度，延伸及疲勞壽命。它被選擇為永久性置入材料，是因?yàn)樗休^高的體內(nèi)抗蝕損性能；第10頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五純鈦具有很高的抗蝕損性，但是它的屈服應(yīng)力和極限張應(yīng)力低，所以不適用于骨折內(nèi)固定器材；鈦合金即使存在應(yīng)力集中，這樣的純度也會(huì)增強(qiáng)韌性及抗斷裂性能。這種合金，當(dāng)鍛造及適當(dāng)熱處理時(shí)，它具有優(yōu)于以上所有材料的機(jī)械特性，而且也極其耐裂隙蝕損，但價(jià)格較高。第11頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五接骨鋼板在臨床上的應(yīng)用接骨鋼板廣泛地應(yīng)用于關(guān)節(jié)周圍骨折和某些長(zhǎng)骨骨折的固定。傳統(tǒng)的鋼板固定方法為保證骨折絕對(duì)穩(wěn)定而廣泛的骨膜剝離和直接粗暴的復(fù)位手法，?？稍斐蓚谟喜涣?、感染和骨延遲愈合等不良后果。第12頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五應(yīng)力遮擋的存在使骨折愈合或骨的生長(zhǎng)缺乏應(yīng)力刺激而導(dǎo)致骨重建負(fù)平衡吵產(chǎn)生骨密度降低、骨結(jié)構(gòu)紊亂和骨皮質(zhì)、骨松質(zhì)疏松等涉及骨材料性能方面的改變，以及產(chǎn)生髓腔擴(kuò)大、皮質(zhì)變薄等涉及骨的結(jié)構(gòu)性能方面的改變，從而帶來(lái)臨床上骨折延遲愈合，甚至不愈合，固定器拆除后易發(fā)生二次骨折。第13頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五傳統(tǒng)切開治療骨折遵循國(guó)際內(nèi)固定研究學(xué)會(huì)(AO／ASlF)倡導(dǎo)的AO原則。強(qiáng)調(diào)解剖重建，同時(shí)施行加壓固定，以堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定保證骨折絕對(duì)穩(wěn)定。牢靠的內(nèi)固定可維持整復(fù)后骨折端位置，防止移動(dòng)，使骨折早期保持解剖學(xué)上的整體性。第14頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五傳統(tǒng)AO雖也強(qiáng)調(diào)保護(hù)血運(yùn)，但未提出具體的技術(shù)手段，廣泛切開固定的同時(shí)難以避免加重了軟組織的損傷，破壞了靜脈回流，使術(shù)后腫脹加重，消腫延遲，加重創(chuàng)傷反應(yīng)，減緩全身情況恢復(fù)；同時(shí)長(zhǎng)切口也破壞殘存血供易引起軟組織壞死、骨外露或者鋼板外露；廣泛骨膜剝離、直接粗暴的復(fù)位破壞骨折端的血供，易影響骨折愈合瞄。第15頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五近年來(lái)AO的骨折治療原則發(fā)生了改變，20世紀(jì)90年代初提出了生物學(xué)接骨技術(shù)(biologicalosteosynthesis，BO)的新概念即BO原則，強(qiáng)調(diào)保護(hù)軟組織以及骨折部位血供和彈性固定，不破壞骨生長(zhǎng)發(fā)育的正常生理環(huán)境，強(qiáng)調(diào)有效固定而非堅(jiān)強(qiáng)固定。第16頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五在BO基礎(chǔ)下，1997年Krettek等提出微創(chuàng)外科技術(shù)及橋接接骨板的概念即微創(chuàng)內(nèi)固定技術(shù)。微創(chuàng)內(nèi)固定技術(shù)核心是避免直接暴露骨折端，維持適當(dāng)穩(wěn)定的固定，最大程度保護(hù)骨斷端以及周圍的血供，為骨折愈合、軟組織修復(fù)提供良好的生物學(xué)環(huán)剝，且微創(chuàng)內(nèi)固定技術(shù)經(jīng)皮操作對(duì)骨折部位干擾小，明顯降低植骨率，減少了骨不連的發(fā)生。第17頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五鎖定鋼板與普通鋼板最大的區(qū)別是：鎖定鋼板的遠(yuǎn)近端螺釘孔均帶螺紋，并能與鎖定螺釘緊密結(jié)合，使骨折塊、螺釘和鎖定鋼板完全鎖定為一體，其理想的設(shè)計(jì)，特別適用于骨質(zhì)疏松患者和粉碎性骨折患者，具有較好的錨合力和抗拉力，避免螺釘松動(dòng)及I期或II期骨折復(fù)位的丟失，允許早期功能恢復(fù)性鍛煉；鎖定鋼板有鎖定釘孔和不帶螺紋的普通加壓螺釘孔，第18頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五因此可以根據(jù)術(shù)中要求選擇兩種不同的內(nèi)同定技術(shù)，即用標(biāo)準(zhǔn)螺釘完成動(dòng)力加壓固定，或用鎖定螺釘達(dá)到穩(wěn)定的固定。因?yàn)殒i定鋼板具有穩(wěn)定的生物學(xué)特性，通過(guò)帶鎖螺釘與鋼板的鎖定來(lái)對(duì)骨折塊進(jìn)行整體加壓，無(wú)需對(duì)鋼板進(jìn)行塑形。第19頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五微創(chuàng)內(nèi)固定技術(shù)同樣適用于開放性骨折，特別是皮膚條件不好、嚴(yán)重挫傷、不適合廣泛切開的病例，現(xiàn)該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于四肢骨折的治療中。第20頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五微創(chuàng)內(nèi)固定鋼板是由一塊可以通過(guò)微創(chuàng)小切口置入的鋼板和可以與鋼板鎖定在一起的螺釘組成，當(dāng)螺釘與鋼板鎖定后，與鋼板構(gòu)成一個(gè)整體，具有角度穩(wěn)定性，在軸向負(fù)荷時(shí)，不會(huì)發(fā)生螺釘松動(dòng)。第21頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五微創(chuàng)內(nèi)固定鋼板具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：螺釘與接骨板之間鎖定，從而具有角穩(wěn)定性。由于作用在接骨板上的應(yīng)力被每一枚螺釘分散，因此不容易出現(xiàn)鋼板或螺釘斷裂的現(xiàn)象，尤其適用于骨質(zhì)疏松的患者。采用MIPO技術(shù)置入，對(duì)骨和軟組織的血運(yùn)影響較小，符合微創(chuàng)技術(shù)，失血量也明顯減少，功能恢復(fù)較快。第22頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五接骨板與骨之間不是緊密接觸，對(duì)骨折血運(yùn)破壞少，微創(chuàng)內(nèi)固定鋼板實(shí)際上組成一個(gè)內(nèi)固定支架，這就保證了螺釘在軸向和成角方向上的穩(wěn)定性，降低了固定后復(fù)位丟失的危險(xiǎn)，且螺釘鎖定后不易拔除，特別適合于干骺端骨折及骨質(zhì)疏松患者。第23頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五微創(chuàng)內(nèi)固定鋼板的置入術(shù)野較小，手術(shù)中每個(gè)鎖定螺釘可借助于精確瞄準(zhǔn)器經(jīng)皮擰入無(wú)需預(yù)彎、塑形，應(yīng)用方便，節(jié)省手術(shù)時(shí)間；手術(shù)中避免了廣泛切開暴露，減少了軟組織損傷，手術(shù)失血量較其他內(nèi)固定方法明顯減少，體現(xiàn)了微創(chuàng)原則。第24頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五接骨鋼板即使未充分的解剖塑形仍可維持骨折端復(fù)位后的位置，與骨膜不接觸，最大限度減少對(duì)骨折局部血供的損傷。同時(shí)，微創(chuàng)內(nèi)固定鋼板位于肌下骨膜外，與骨膜之間有一層薄薄的縫隙，其對(duì)骨面無(wú)壓迫，可看作是一種不接觸鋼板，對(duì)骨折端血運(yùn)無(wú)干擾，并將作用于接骨板上的外力轉(zhuǎn)變?yōu)榧儚埩π酝饬Γ∪庀轮萌霚p少了傷口的并發(fā)癥與感染率符合生物學(xué)原理，為骨折早期愈合提供條件，同時(shí)由于不需要鋼板在骨表面加壓，減少了術(shù)中因擰緊螺釘而造成的復(fù)位丟失。第25頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五微創(chuàng)內(nèi)固定鋼板置入后能早期開展功能鍛煉，一般患者固定后第2天可以在非負(fù)重狀態(tài)下進(jìn)行膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)活動(dòng)，如果沒有疼痛，可以扶雙拐站立，并逐漸過(guò)度到用雙拐步行，縮短了治療的時(shí)間。第26頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五微創(chuàng)內(nèi)固定鋼板運(yùn)用中的一些問(wèn)題：在臨床實(shí)踐中，在盡可能不破壞局部血液供應(yīng)的前提下，爭(zhēng)取滿意的復(fù)位，但絕不強(qiáng)求，涉及關(guān)節(jié)面骨折強(qiáng)調(diào)解剖復(fù)位。微創(chuàng)內(nèi)固定技術(shù)并非堅(jiān)強(qiáng)固定，易出現(xiàn)成角、旋轉(zhuǎn)畸形或短縮畸形，實(shí)踐中一定要與患者做好充分的術(shù)前溝通，取得理解，手術(shù)中應(yīng)用C臂機(jī)監(jiān)測(cè)、體外測(cè)量、健側(cè)對(duì)照。微創(chuàng)內(nèi)固定鋼板費(fèi)用較高。部分患者難以接受。第27頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五從接骨鋼板的材料學(xué)