两种Borden截骨术的生物力学模拟对比实验

1、    两种Borden截骨术的生物力学模拟对比实验        摘要目的通过生物力学加载实验，比较改良Borden截骨术和Borden截骨术的纵向稳定性，截骨端面载荷的分布规律。方法用四具成年男尸的左右股骨，左股骨按Borden术式制成截骨模型，右股骨按改良Borden术式要求制成截骨模型，在相同部位贴电阻片。在SWL-型生物力学万能试验机上施加纵向载荷，进行同步测量两种术式的纵向稳定性，截骨端面的载荷分布规律。结果在相同载荷作用下，改良Borden截骨术的纵向位移小于B

2、orden截骨术。改良Borden截骨术的截骨端面的应力分布均匀性优于Borden截骨术。结论改良Borden截骨术比Borden截骨术有较好的稳定性，截骨端面的应力分布较均匀，为术后骨折愈合创造良好的力学环境，是一种较好的治疗严重髋内翻的术式。关键词髋内翻；生物力学；粗隆下截骨A Biomechanical Comparing Experiment of Two Borden OsteotomiesZhang Guodong,Wang Chuenyu,Zhang Zhigang,et al.Department of Drthopaedics,The 208th Hospital of PL

3、A,Chongchun 130062AbstractObjectiveThrough biomechanical loading experiment to compare longitudinal stability and loading stress distribution of Borden osteotomy with modified Borden osteotomy.MethodsTaking adult male corpse femora,Borden osteotomy on left femur and modifed Borden osteotomy on right

4、 femur,the loaded them respectively by SWL-1 biomechanical tesing machine.ResultsUnder the same loading force,modification Borden osteotmy's longitudinal move was less than Borden osteotomy's.stress distribution,modification Borden osteotomy was better than Borden osteotomy.ConclusionThe sta

5、bility of modification Borden osteotomy,which supply a good mechanical environment for bone healing,so modified Borden osteotomy is an execllent operation for coax adduct.Key wordsCoax adduct;Biomechanical;Inferior tuderositas osteotomy髋内翻是下肢跛行的常见病，应用改良Borden截骨术(股骨粗隆下线状截骨近位端外侧对远位端接合法)治疗严重髋内翻收到了满意的效果

6、1。本实验的目的是利用尸体股骨制成改良Borden1、Borden2，3两种截骨术造型，然后把造型按放在SWL-1型生物力学万能试验机上进行纵向加载。比较两种造型在相同情况下纵间稳定性和截骨端面载荷分布规律。1材料与方法本实验用四具新鲜成年男尸左右肢完整的股骨，剔除软组织。左肢按Borden截骨术临床要求制作，钢板采用市售140°的氮化钛L型梯形加压钢板(L317)；右肢按改良Borden截骨术临床要求进行制作；钢板采用市售L型梯形加压直钢板L端制成直形。改良Borden截骨术模型的制作是用直钢板从大粗隆下方外侧骨皮质击入，自大粗隆上方与股骨颈交界处穿出。用螺钉和股骨固定。Borde

7、n截骨术模型的制作是用弯钢板从股骨颈轴心击入，用螺钉和股骨固定。为了保证加载时力线通过股骨头到膝关节中心的连线，用牙托粉浇铸和股骨头相配的人工髋臼。在股骨内外髁中间固定一个35mm的钢球，使加载时以点接触形成通过髋膝生理力线，提高测试的精度。截骨模型准备完毕之后，在股骨粗隆下截骨处下2cm处的前、后、左、右四个方面上贴四组电阻片，以测定这四个方面上骨端载荷的分布规律4。另一实验目的是要测定两种术式的纵向稳定性，即在纵向加载时股骨头向下滑动时纵向位移和载荷之间的变化规律。又一实验目的是要测定两种术式中两种钢板在内固定中所起的作用，即测定两种钢板在加载后其松动位移和载荷大小的关系。本实验在SLW-

8、1型生物力学万能试验机上进行(长春材料试验机1995年生产)，把模型置于试验机的主横梁中心轴下处于受压状态，载荷档置于1KN位置，横梁以2mmmin的速度下降，载荷从0至1KN无级加压，计算机同步显示加载量和纵向位移的关系曲线，关系曲线由X-Y记录化(重庆仪表四厂1995年生产)同步记录。贴在截骨处的左、右、前、后四组电阻片接成半桥形式，接入YD-21型数字电阻应变化(上海华东电子代器厂1992年产品)、用SC-16型光线表示波器(上海电表厂1987年产品)同步记录。两种术式以相同条件进行实验。Borden载骨术模型用四具尸体的左肢制成，改良Borden截骨术造型用四具尸体的右肢制成分别进行对

9、比实验。每一模型做预实验一次，正常后，正式实验进行三次，实验数据取其三组数据的平均值，再取相同术式四个模型的实验数据的平均值，然后进行统计学处理。2结果1为纵向载荷从0至1KN时，纵向载荷和下沉位移的测试曲线，中有两条曲线，一条是Borden截骨术的测试曲线，另一条是改良Borden截骨术的测试曲线。从中可知，在纵向载荷加到500N时，改良Borden术式有1.5mm的下沉位移，而Borden术式有2.7mm的下沉位移。纵向载荷加到1KN时，改良Borden术式有2mm的下沉位移，而Borden术式有3.4mm的下沉位移。1二种术式纵向稳定性的测试曲线在加载实验取得位移变化的同时，截骨处下贴的

10、四组电阻片(内、外、前、后方)也输出相关的数据。表1中列出在1KN时，两种术式模型中四个测点的应变值()。从表1中数据可知，内侧的应变值大于外侧的应变值；前侧的应变值大于后侧的应变值；前后侧的应变值相差不超过20%，这是两种术式的相同之处。Borden术式内侧应变值相差40%，而改良Borden术式内外侧应变值相差32%；故改良术式的内外侧应变值之差稍小于Borden术式。表1在1KN载荷作用下两种术式模型四个测点的应变值()测点位置改良Borden术式模型Borden术式模型前侧233.3±15240.1±15后侧193.5±14187.3±14外侧2

11、74.6±17259.1±18内侧405.7±19431.7±20为了确定内固定钢板在两种术式中所起的作用，我们用引伸计(YJY-11型长春材料试验机研究所1996年产品)测定钢板的尖部击入股骨后，在加载时钢板和股骨击入处产生的松动位移。两种术式在松动位移方面较小，不超过1mm。但是Borden术式模型每次做到第三次实验时，钢板击入处有扩孔现象，产生2mm左右的松动位移明显使模型不稳定。 3讨论这两种术式的原理很相似，均采用股骨粗隆下线状载骨近位端外侧对远端接合法，不同之处是采用不同的内固定钢板、不同的钢板击入部位。改良Borden载骨术采用直钢板和从大

12、粗隆下缘的皮质骨处击入，因此钢板和大粗隆之间有牢固的结合。从1中可知，在相同载荷下有较小的下沉位移、模型较稳定7。击入部位距骨骺较远、不会对股骨头的骨骺造成损伤。手术过程中操作方法比较简单，容易掌握。从表1数据分析，采用直钢板结合牢固，载荷的传递主要靠骨端面承载，直钢板承受纵向载荷较少，承受弯矩较多。因此使得内外侧的载荷应变值相差较小，产生纵向下沉位移较小，因此这种造型的结构稳定性较好5。Borden截骨术采用L型140°钢板，在加载过程中L型钢板承受因体重产生的弯矩较大，钢板的击入部位为股骨颈中心轴，有部分击入部位为松质骨，经几次反复加载后钢板和松质骨结合处易产生松动现象，导致模型

13、的滑移下沉，模型不稳，进一步产生内外侧载荷分配不均匀，从表1可知内侧偏高、外侧偏低，截骨处四周载荷分布不均匀。术式结构的稳定为骨愈合创造良好的外部环境6，截骨处比较均匀的载荷分布为骨折愈合创造一有利的生物力学环境6。因此，改良Borden截骨术从生物力学角度来衡量是一种较理想的术式。从临床病例1已经证明是一种安全可靠，易于操作、治疗严重髋内翻的术式。张国栋(解放军第208医院骨科 长春 130062)王春禹(解放军第208医院骨科 长春 130062)张志刚(解放军第208医院骨科 长春 130062)何志晶(解放军第208医院骨科 长春 130062)朱东(解放军第208医院骨科 长春 130062)郎达民(吉林省武警总队医院外科)参考文献1.张志刚，吴其常.改良Borden截骨术治疗严重髋内翻.中华骨科杂志，1996，10：6452.Borden J.Spencer GE.Herndon CH.Treatment of coxa vara in children by means of a modified osteotomy.J Bone Joint surg(Am)，1966，48:11063.孙丹舟，段德生，姜鸿志