外固定支架的力学原理

皮肤缺损合并骨缺损封闭创伤负压引流术的护理流程研究汪志举,赤峰市医院,外固定支架的力学原理,内蒙古医科大学附属赤峰临床医学院骨科ChiFengMunicipalHospital,历史回顾,Malgaigne1843年提出一个机械装置（髌骨）,1902年比利时Lambotte扩展了应用并首先系统应用了简单的单边半针外固定架,随后Lambotte进行了改进加压牵引,设计了带有球形的万向节的外固定架能在三维层面上进行复位,单边全针外固定架,前苏联把技术集中在带有张力的全针的应用上（ILlizarov环形全针外固定架）,历史回顾,发展过程单边外固定架双边外固定架环形外固定架,外固定架的作用,中和强大外力，维持骨折端的机械稳定性！维持折端稳定与哪些量相关？能否用力学术语描述？,1、构件与结构,结构建筑物受力部分的整体构造构件组成整体构造的元件连接将各个元件连成一体的各个连接转换点。,基本概念,2、应力与应变,应力指物体单位面积所受的力的大小，应力=力/受力面积。单位与压强单位一致，为帕斯卡。应变指在应力的作用下物体局部发生的形态变化率，应变=形态变化量/原形态量（如图），是百分比，无单位。,基本概念,3、刚度与强度,刚度某受力物体发生单位量的应变时所需的应力，刚度=应力/应变，单位为牛顿/米。是描述受力物体抵抗变形能力的概念。强度某物体受力发生永久变形和断裂时所需要的应力，单位与力的单位一致，为牛顿。是描述受力物体坚固程度的概念,基本概念,4、刚心与质心,刚心刚度中心，抵抗受力变形的主力区。质心质量中心，各种外力的作用点，如重心。形心形状的几何中心。,基本概念,1、稳定性相关因素,1.1固定刚度一种固定结构最终形成的约束折端外力变形的约束刚度。与折端应变密切相关1.2固定强度一种固定结构最终形成的抵抗外力毁损的约束强度。与应力集中点密切相关，因为断裂毁损首先发生于应力集中处,外固定架稳定的基本原理,外固定架稳定的基本原理,2、固定强度相关因素主要与固定物横截面相关，外固定架放置于体外，可以无限大3、固定刚度相关因素3.1跨度段刚度主要与跨度段长度、横截面积相关3.2结合段刚度主要与结合螺钉数、骨与针杆距离、连接刚度相关3.3偏心距的大小总固定刚度=应力/应变总量支点到力作用线的距离旋转中心到力的作用线距离结构质心与承重刚心的距离应变总量是以上三因素之和注意：骨质疏松钉道松动是属于结合刚度范畴,外固定架稳定的基本原理,3.3.1质心：质量中心，与密度分布相关；立正站立状态人体质心、形心与重心重合3.3.2刚心：刚度中心，与受力构件布置相关；布置对称结构刚心与形心重合；布置不对称结构刚心偏向构件刚度集中区。,外固定架稳定基本原理,3.3.3偏心原理竖向载荷干扰质心产生惯性力-支撑结构弯曲横向载荷干扰质心产生惯性力-质心围绕刚心转,外固定架稳定的基本原理,3.3.4外固定架偏心距分析-刚心,外固定架稳定原理分析,3.3.5外固定架偏心距分析-人体质心,总结1-单边外固定架稳定性相关因素,固定针数量,固定针之间的距离,骨与连接杆距离,固定针到旋转中心距离,针-骨接触面积,连接杆的成分,连接杆的粗细,固定针的粗细,共有8个因素,总结2-外固定架构型对稳定性的影响,外固定架的稳定能力环形-三维稳定好双边-二维稳定尚好，三维稳定不如环形单边-二维及三维稳定性