李颖医生的科普号

又一例手指再造成功案例：医学奇迹再现，患者重获新生在医学领域，每一次技术的突破都是对人类生命价值的又一次深刻诠释。近日，东部战区空军医院骨科成功完成又一例高难度手指再造手术，不仅展现了东空医院骨科在手部重建技术上的高超展现，更为患者带来了重拾生活希望的曙光。患者马先生，在一次意外中不幸失去了右手中指，这对于依赖双手进行精细操作的他来说，无疑是沉重的打击。失去手指不仅影响了他的日常生活和工作能力，更在心理上造成了巨大的阴影。在多方打听和咨询后，马先生来到了东部战区空军医院骨科，希望能够通过手指再造手术重获新生。再造术前评估汪剑龄主任接收到患者的诉求，当天就为患者制定了详细的手术方案。考虑到患者的年龄、职业需求及生活习惯，汪主任决定采用足趾自体移植。手术在显微镜下进行，汪主任小心翼翼地从患者足部取下第二趾的骨骼、肌肉、神经及血管等组织，经过精细的修整后，将其“移植”到右手缺失的手指部位。这一过程中，每一根神经的对接、每一根血管的吻合都至关重要，稍有差池便可能导致手术失败。经过数小时的紧张操作，汪主任团队成功完成了这一高难度的自体移植手术。再造术后术后，马先生接受了严格的康复治疗和护理。随着血液循环的逐渐建立，再造手指开始呈现出良好的生长态势。经过一个月的康复训练，马先生惊喜地发现，他的再造手指不仅能够进行简单的弯曲和伸展动作，而且在触觉、温度感等方面也有了明显的恢复。此次手指再造手术的成功，不仅意味着马先生重新获得了几乎与正常手指无异的外观和功能，更重要的是，它为因外伤导致手指缺损的患者提供了一种新的治疗选择，极大地提高了他们的生活质量。同时，这也反映了东空医院骨科在手部重建领域的技术进步和创新实力。

夜骑惊魂，骨折重生的紧急救援55岁的徐某骑电瓶车时不慎摔倒，右下肢着地，伴旋转挤压，当即感右小腿疼痛剧烈，活动受限，伴出血。患者到达医院后，经急诊初步清创处理，东部战区空军医院骨科杨俊生主任详细查体，并迅速完善相关检查，诊断为：右胫腓骨开放性骨折，遂收入骨二科，急诊行手术治疗。开放性骨折受伤后6～8小时内进行手术，能减少后期感染、坏死的风险，但由于患者目前骨折处广泛的软组织损伤，且污染严重，建议先行右小腿清创、牵引复位，外固定术，等待软组织修复，择期更换为内固定手术。取得患者同意后，立即急诊为患者进行右小腿清创、牵引复位，外固定术治疗。健康科普开放性胫腓骨骨折特点为什么要先做外固定，再行内固定手术？清创术后若软组织情况许可，应尽快进行骨骼内固定，但对于有明显骨质丢失、污染或多节段骨折的开放性骨折，外固定支架是有效的选择。外固定器能快速稳定骨折，为软组织修复提供时间，可作为软组织情况欠佳下的临时固定选择。对于损伤严重、感染风险高的患者，也可作为终末固定方式。骨科杨俊生主任讲解道，在创伤骨科的急诊中，开放性骨折出现频率较高，对患者开展治疗工作时，除了要创口清理、固定、使用抗生素等，最主要的环节是进行骨折的固定。开放性骨折的及时固定，能减少骨折端对周围软组织的伤害，以免出现二次污染等情况。开放性骨折的伤口，往往会出现较大的污染，且骨缺损等等，情况严重，因此多选用外固定支架的方式处理。在临床上常常使用到“钉棒系统外固定支架”，由于其操作便捷，对患者的创伤小，且效果较好等优势，因此被广泛运用在急诊患者的损伤救治中，当患者康复到一定程度时，可将其转变为内固定。

精准微创，重塑健康肩关节     在快节奏的现代生活中，肩关节损伤已成为影响人们生活质量的一大问题。尤其是肩盂唇的损伤，不仅会导致剧烈的疼痛，还会严重限制关节的活动范围，影响日常工作和生活。反反复复的肩关节脱位给李先生的生活带了许多的困扰，让他在工作与生活中苦不堪言，李先生来到东部战区空军医院后，骨科的周强主任给李先生做了仔细检查后，决定采用肩关节镜技术帮李先生摆脱病痛。    肩关节镜下盂唇修补术是一种革命性的微创手术方式，它仅需通过几个微小的切口，便能将高清关节镜引入肩关节内部，直观观察盂唇损伤情况，并进行精准修复。相比传统开放手术，这一技术显著减少了手术创伤，降低了术后疼痛和并发症的风险，加速了患者的康复进程。‌  在关节镜的直视下，周强医生仔细地辨别盂唇损伤的具体位置和程度，精准的操作着手上的器械，终于经过数小时的奋战圆满完成了手术内容。由于该手术创伤小、恢复快，李先生在接受肩关节镜盂唇修补术后，专业的康复团队为李先生提供个性化的康复指导，帮助他在术后尽快恢复关节活动度和力量。李先生在较短的时间内就恢复了肩关节功能，重返正常生活和工作岗位。 ‌    东部战区空军医院拥有一支经验丰富、技术精湛的医疗团队，完美的解决患者的病痛，他们在肩关节镜手术领域有着深厚的造诣和丰富的经验。无论是手术方案的制定、手术过程的实施还是术后的康复指导，都能做到尽善尽美，确保每一位患者都能得到最佳的治疗效果。 

UBE——脊椎疾病患者的福音  什么是UBE呢？UBE（UnlateralBiportalEndoscopiy）指的是经后路单侧双通道内镜下的脊柱手术，属于一种微创手术，主要适用于各类脊柱疾病，例如椎间盘突出、椎管狭窄等。相较于传统开放手术，UBE手术切口小、对软组织剥离损伤轻、出血少、病人恢复快，能在内镜下将局部硬膜囊和神经根放大数倍，可以做到更加彻底和精细的操作，尽可能的减少硬膜囊和神经的损伤；在充分解除神经压迫情况下，能尽可能保留关节突，减少对腰椎稳定性的影响。由于其镜下视野更全面,器械操作更灵活,可谓是“为狭窄而生的技术”。   患者张女士就是UBE的获益者之一。张女士不到五十岁的年纪，已被类风湿折磨多年，全身多处小关节畸形病变，苦不堪言。近期出现腰痛及下肢麻木，张女士找到王主任。经王主任仔细检查，认为在单边双通道内镜下（UBE）对狭窄的椎管（L5-S1）进行减压、扩张、神经根松解，只需要两个小伤口就可以解决张女士目前迫切的问题。张女士入院三天后，王主任就给张女士做了手术，术后当日，张女士就感觉下肢麻木缓解，术后第二天就在腰围保护下下床活动，灵活度明显增加。  UBE技术已在我科成熟开展，五年的时间里成功手术六百多例！UBE不仅解决了患者的病痛，还大大减少了手术创伤，提高了患者的生活质量，是脊椎疾病患者的福音！

上一回我们提到壁厚法骨愈合分析技术。在临床应用中发现骨承载力分析技术，由于计算过程较为复杂，计算的时间较长，难以在临床推广。我们在实践中发现基于CT数据的骨组织壁厚分析能更快的用于骨愈合程度的分析。壁厚法有限元计算技术在工科领域有较为广泛的应用，在建模过程中只需将伪影去除，选取相同骨CT值范围，进行建模，画出三角形网格，就可以进行壁厚分析。无需进行骨材料赋值，优化模型，这样可以减少模型失真及分析步骤的复杂性，可以将分析时间大为缩短，操作步骤简便，具有快速、简单的特点。近年来，壁厚法在骨组织的生物仿真计算有较为实用的进展，下面我们来聊聊有关技术。1、壁厚法在有限元技术的原理：1.1为了快速应用于临床，我们优化了计算流程，利用骨皮质厚度，显示薄弱区域，判断应力集中情况，由于骨折后骨痂愈合过程中塑性情况不同，骨所承受的力也不同，并且与健侧对比，了解患侧骨愈合情况。利用曲线进而达到快速评估愈合程度。壁厚法主要技术思路：采用有限元分析的技术，对比分析患肢和健康肢体相同部位的骨皮质厚度分析，根据不同愈合阶段追踪分析长管骨骨皮质厚度，虚拟受力趋势，可以给“骨不连”和“骨延迟愈合”的诊断提供一个相对客观的诊断依据。采用有限元壁厚分析法，可以实现骨愈合程度的快速计算。 1.2 壁厚法在医学和骨组织方面的应用。壁厚法在骨组织的密度仿真技术研究的报道越来越多，G.M.Treece{1}等人通过16个尸体股骨，进行高分辨率CT扫描绘制股骨近端，采用一种模型拟合技术来测量皮质厚度，发现股骨近端皮质骨局灶性变薄，相差20%及0.5mm时，可能导致髋部骨折。LudovicHumbert{2}等人对23个股骨近端样本，利用CT图像构建模型，测量骨质骨厚度和密度的方法进行分析，提出骨皮质厚度和密度是决定骨结构强度的关键因素。该方法可作为临床常规影像学定量分析皮质骨厚度和密度的一种有效方法。未来的工作将集中于研究这种方法如何能提高骨结构的机械强度估计、预防骨折和骨质疏松症的管理。LiB[3] 利用老年股骨近端尸体骨进行研究发现，股骨颈内侧骨皮质刚度与密度之间的关系进行线性回归分析，刚度随着密度的增加而增加，呈正态分布。AihongYu等人利用93例中国高龄女性股骨颈和股骨粗隆部骨折的CT资料，进而研究股骨近端密度分布和皮质骨特性的差异。结果形态学提示骨小梁空间分布对髋部骨折中起重要作用。而统计映射结果提示局灶性皮质骨减薄在股骨颈骨折中可能更相关。我们也应用了壁厚分析法对骨愈合过程中的力学分析进行了探索性工作，并可以根据计算力学数据出具“有限元分析报告”供临床决策参考。它通过判读骨皮质壁厚薄弱区的情况，通过材料的密度与刚度的转化关系，对健侧肢体、患肢含内固定、不含内固定进行三者的“最大壁厚分值（MWT）”进行“比值分析”，直观的判读出骨愈合程度，以及内固定的稳定性程度。“有限元分析报告”报告核心数据主要由以下两部分构成，一是结构云图，提示“目标骨段”的结构薄弱情况，图中红色区域提示骨皮质较厚，绿色区域提示骨皮质较薄，直观提示了骨段皮质厚薄，从而推断“目标骨段”的骨愈合及载力情况。二是“最大壁厚分值(MaximumwallthicknessthresholdMWT)”：是指在相同阈值条件下，对“目标骨段”的各层形状和单元特性，进行统计运算后，得到整个骨段的不同层面下的最大壁厚分值，并进行比值计算得到最大壁厚分值比（BMWT）。我们将相同条件下健康侧骨段CT扫描数据进行三维重建，得到的力学分析图称为基础位相图；将伤肢骨段CT扫描数据进行三维重建，得到的力学分析图称为目标位相图；将伤肢骨段CT扫描数据模拟下取出内固定，进行三维重建，得到的力学分析图称为模拟位相图。将目标位相图中的最大壁厚分值（MWT）与基础位相图中的最大壁厚分值（MWT），进行比值运算得到目标最大壁厚分值比(BMWT1) （BMWT1= 目标BMWT/基础BMWT）。将模拟位相图中的最大壁厚分值（MWT）与基础位相图中的最大壁厚分值（MWT），进行比值运算得到模拟最大壁厚分值比(BMWT2) （BMWT2= 模拟BMWT/基础BMWT）。当BMWT1大于0.9且BMWT2也大于0.9时判定骨愈合，可以取内固定；当BMWT1大于0.9而BMWT2也在0.9~0.7之间时判定骨愈合不良，继续观察；当BMWT1小于0.8，初步判定骨愈合不良，连续两次，定期复查该数值无明显增长，可以判定骨延迟愈合，需要第二次手术干预治疗；术后2年以上，且BMWT1小于0.6，可直接判定骨不连，建议植骨手术干预治疗；在判断骨不连的病例中，将模拟位相图中的最大壁厚分值（模拟BMWT）与目标位相图中的最大壁厚分值（目标BMWT），进行比值运算得到伤肢骨段最大壁厚分值比(BMWT3)BMWT3=（模拟BMWT/目标BMWT），如果BMWT3在0.9以上，且BMWT1和BMWT2都在0.7以下，可判定为内固定失效，二次手术中需更换内固定。  2、典型病例报告：2.1判断带缺损的骨愈合。本例患者男性 33岁，因挤压伤致右股骨粗隆下粉碎性骨折（ScinsheimerⅣ型），2016年10月行内固定术（γ钉），术后恢复好。2018年7月按计划准备取内固定时，复查CT示：股骨原骨折处外侧有部分骨缺损。力学分析提示：选取的患者同一时期两侧下肢股骨数据为研究对象，因为骨皮质刚度与密度之间的关系进行线性回归分析，刚度随着密度的增加而增加，呈正态分布。所以主要通过骨皮质厚度进行分析，结果可以看出，BMWT1=1.3089，BMWT2=1.2138，BMWT3=0.9273，考虑骨愈合可能性大。正常安排取内固定手术，并且术后观察1年恢复良好，无再骨折等并发症。    自评1：大家是否记得在上一回中的第一个病例，由于骨质部分缺损，诊断冠状面骨不连的病例，这一例为什么就是骨愈合呢？其实从CT三维重建的图像上来看，在所有骨愈合不良中，部分骨质缺损是一个常见的现象。有些能取内固定，有些就不能取内固定，这是由“骨缺损”的面积及部位决定的，泛而言之，在关键的受力部位，大于一定的范围的骨缺损就不能取内固定。但是，究竟在哪些部位？大到多少就不能取内定？一直缺乏科学直观的界定，完全由医生的临床经验决定了。有限元技术给我们提供了一个全新的视角，用BMWT值的大小提供综合判断的依据，对“目标骨段”的骨密度及强度进行对比推断，是一个较好的思路。2.2判断内固定失效的病例。本例患者女性，54岁，因车祸伤致右膝部肿痛、活动受限、流血3小时余。诊断为右股骨远端开放性粉碎性骨折（AO：33-C3）术后2年复查CT提示：右股骨外侧骨缺损。力学分析提示：选取的患者同一时期两侧下肢股骨数据为研究对象，因为骨皮质刚度与密度之间的关系进行线性回归分析，刚度随着密度的增加而增加，呈正态分布。所以主要通过骨皮质厚度进行分析，结果可以看出，BMWT1=0.678，BMWT2=0.635，BMWT3=0.937，并且影像学检查见骨缺损及骨不连，考虑骨愈合不良，连续观察无增长，考虑骨不连可能，内固定不稳定，建议重新植骨手术或更换内固定治疗。   2.3 判定骨愈合不良但是内固定物仍然有效的病例。本例患者男性，64岁，撞伤致右小腿肿痛畸形活动受限2小时入院。诊断为右胫腓骨上段粉碎性骨折（AO：41-C2）术后3年复查CT提示：内固定在位，原骨折处愈合不良，骨硬化明显。力学分析提示：选取的患者同一时期两侧下肢股骨数据为研究对象，因为骨皮质刚度与密度之间的关系进行线性回归分析，刚度随着密度的增加而增加，呈正态分布。所以主要通过骨皮质厚度进行分析，结果可以看出，BMWT1=1.003，BMWT2=0.7952，BMWT3=,0.7927并且影像学检查见骨缺损及骨不连，考虑骨愈合不良，连续观察无增长，考虑骨不连可能，内固定稳定，可以建议重新植骨手术，不更换内固定。 右胫腓骨上段 自评2：这两个病例的显示了壁厚分析法能够有效的计算出内固定的稳定程度，大家可能会有一个疑问，壁厚法的计算原理是利用壁厚的变化来推算结构的密度、刚度和载力特性的，内固定物的形状和材料属性以及与骨接触面的限定方式都会影响计算结果，如何能够保证我们结果的精度和效度呢？正是因为上述影响因素的存在，每个目标骨段计算出最大壁厚分值（MWT）的绝对值是没有多少意义的，我们策略性的采用了相同阈值条件下比值方法对结果进行二次分析，在相同的扫描和阈值条件下，上述的影响因素对于结果影响的偏移度是一致的，比值的过程中有效的消减了误差的影响，所以比值的大小能够得出临床所需要的结论。为了验证我们上述想法，我们对于部分“目标骨段”的资料进行了载力法和壁厚法的两种方法的计算对比验证，并对于骨痂形态和力学特性进行了实验验证。这部分内容将在下一回中做专门的论述和介绍。 3、系统病例回顾：自2015年至2019年，我院完整随访病例 128例，所有病例随访2年到5年以上，上述判读方法是在这些病例的综合应用中根据临床经验总结的结果。资料整理分析后的总体概况如下：有45例骨折内固定患者术后骨延迟愈合，男性23人，女性22人，年龄在28-84岁，其中胫骨24例，股骨近端骨折21例，内固定方式：髓内固定26例，髓外固定19例，观察时间最短1.5年，最长4年。通过分析后：术后1年半内固定可以取出的有70例。需要植骨或内固定不稳定引起骨不连患者13例。通过分析结果，进行早期干预后患者均得到满意治疗效果，骨折处愈合良好。 结语：生物力学是创伤骨科的灵魂，特别是在这个各种新技术层出不穷，各种内植物令人眼花缭乱的大发展的年代，如何选择？如何应用？考验我们临床医生的基本功，也是临床医生的必修课。以上内容是我们工作中的一点小的体会，愿不揣简陋与大家分享，有些观点也是一家之言，愿与大家共同讨论提高，更好的服务于临床。本文在研究及总结阶段得到了樊黎霞教授、温垚珂教授、许建辉博士、王少白博士和杨林工程师的指导和帮助。本研究的部分内容与南京理工大学机械工程学院合作共同科研攻关完成，在研究中得到了上海3D部落科技有限公司和上海逸动医学科技有限公司的大力支持。在此表示深深的感谢！  参考文献：[1]SchneiderU,PedroniE,LomaxA.ThecalibrationofCTHounsfieldunitsforradiotherapytreatmentplanning.[J].Physicsinmedicineandbiology,1996,41(1).[2]汪家旺,王德杭,张廉良,etal.骨组织CT值与骨结构成分间的关系研究[J].中国医学影像技术,2004,20(9):1328-1330.[3]RodriguezEK,BoultonC,WeaverMJ,etal.Predictivefactorsofdistalfemoralfracturenonunionafterlaterallockedplating:Aretrospectivemulticentercase-controlstudyof283fractures[J].Injury,2014,45(3):554-559.[4]PhillipsM,BaumhauerJ,SpragueS,etal.UseofCombinedMagneticFieldTreatmentforFractureNonunion[J].Journaloflong-termeffectsofmedicalimplants,2016,26(3):277.[5]傅栋,靳安民,FuD,etal.应用CT断层图像快速构建人体骨骼有限元几何模型的方法[J].中国组织工程研究,2007,11(9):1620-1623.[6]BelytschkoTB,AndriacchiTP,SchultzAB,GalanteJO.Analogstudiesofforcesinthehumanspine:computationaltechniques.[J].JournalofBiomechanics,1973,6(4).[7]程斌,丁真奇,姚小涛,etal.轴向应力促进胫骨骨折愈合的三维有限元力学参数优化研究[J].中国骨与关节损伤杂志,2016,31(8):839-842.[8]樊黎霞,丁光兴,费王华,etal.基于CT图像的长管骨有限元材料属性研究及实验验证[J].医用生物力学,2012,27(1):102-108.[9]李颖,费王华,樊黎霞,etal.新鲜长管状骨的三维有限元分析[J].中国骨与关节损伤杂志,2010,25(11):991-993.[10]SigurdsenU,ReikerasO,UtvagSE.TheEffectoftimingofconversionfromexternalfixationtosecondaryintramedullarynailinginexperimentaltibialfractures[J].Journaloforthopaedicresearch:officialpublicationoftheOrthopaedicResearchSociety,2011,29(1):126-130.[11]林燕语,王玲,张睿,杨明辉,吴新宝,程晓光,高欣.基于体素的股骨近段骨密度和骨皮质厚度的测量及可重复性研究[J].中国骨质疏松杂志,2018,24(06):713-717+737.[12]刘珍黎,徐峰,他得安.振动声激发超声导波评估皮质骨厚度的研究[J].声学技术,2018,37(05):40-43.[14]王武华,刘旭东,胡凌.股骨近端几何结构结合骨密度预测帕金森病髋部骨折的风险[J].中国组织工程研究,2019,23(24):3829-3833.[15]Lang,ThomasF.,Yi,Chen,Wu,Xinbao,etal.SpatialDifferencesintheDistributionofBoneBetweenFemoralNeckandTrochantericFractures[J].Journalofboneandmineralresearch:theofficialjournaloftheAmericanSocietyforBoneandMineralResearch,2017,32(8):1672-1680. （1）TreeceGM,PooleKES,GeeAH.Imagingthefemoralcortex:Thickness,densityandmassfromclinicalCT[J].Medicalimageanalysis,2012,16(5):952-965.DOI:10.1016/j.media.2012.02.008（2）HumbertL,HazratiMarangalouJ,delRíoBarquero,LuisMiguel,etal.TechnicalNote:CorticalthicknessanddensityestimationfromclinicalCTusingapriorthickness-densityrelationship[J].MedicalPhysics,2016,43(4):1945-1954.DOI： 10.1118/1.4944501（3）LiB,AspdenRM.Acomparisonofthestiffness,densityandcompositionofbonefromthecalcarfemoraleandthefemoralcortex[J].JournalofMaterialsScience:MaterialsinMedicine,1998,9(11):661-666.DOI： 10.1023/a:1008987626212（4）YuA,Carballido-GamioJ,WangL,etal.SpatialDifferencesintheDistributionofBonebetweenFemoralNeckandTrochantericFractures[J].JournalofBoneandMineralResearch,2017.DOI： 10.1002/jbmr.3150 

我们在上一回谈到，如果能够对于骨愈合的预判能够做出如下图的四维骨愈合分析图，就能科学和直观的判断出骨愈合、延迟愈合和骨不连，可以很好的指导临床的治疗策略。能不能做到呢？下面我们聊聊四维骨愈合分析技术。 1、四维骨愈合分析1.1 基础理论支持由于骨松质、骨皮质、骨痂的屈服强度计算方法不同，骨痂形成期不同期数值也不同，如果区别计算相应的屈服强度及安全系数会令计算过程相当复杂。采取按照材料种类(即按CT灰度值分类)来查看应力集中点，也就是将密度相近的骨质看做同等屈服强度，赋予同等的材料属性，密度高的骨痂则赋予了高弹性模量的数值，从而实现骨愈合的个性化仿真。为了提高仿真精度。通过有限元模拟静态压力下，骨折部位的应力-应变曲线的分析，进而对骨愈合程度和骨愈合预后作出判断。1.2 四维分析技术要点在三维骨承载力分析的基础上，我们把单个病例不同时间段的力学分析结果分别建档，根据2到3年的结果，利用骨愈合的时间轴进行连续性观察（如下图），同一个体不同时间段的对比，发现骨折端愈合处承载力变化情况，对骨愈合、骨不连及骨延迟愈合的鉴别诊断标准提供一个清晰和客观的动态判断指标。这样就可以对“骨不连”和“骨延迟愈合”的鉴别诊断提供一个科学直观的依据。 2、临床典型案例报告：病例1徐某某，男，38岁，右股骨干粉碎性骨折（A0分型：32-C1），随访5年，术后2年左右，反复复查X片不能确定骨愈合，复查CT数据三维重建载力分析后发现“骨载力”严重不够，通过三维CT的仔细判读和3D打印的证实，发现在冠状面上存在一条螺旋型横贯全骨的长裂隙，确诊骨不连，植骨术中证实CT结果；第二次术后复查骨承载力持续增高骨，第二术后2年达对侧健康肢体承载力水平，取内固定。取内固定后跟踪随诊半年时间，未发现有再骨折。下面是病程的主要经过：①2011年11月：-----2011年10月31日高空坠落伤致右大腿肿痛畸形、活动受限4天入院，诊断为右股骨干粉碎性骨折（A0分型：32-C1）。于2011-11-07行切开复位内固定术。  ③2013年7月：-----术后20个月，患者术后常规康复训练，可脱拐可行走，要求取内固定。复查X光片如下：考虑骨折跨度较大，骨愈合不良，建议继续观察半年复查。  ④2014年2月：-----术后26个月，复查X片如下：X片未见显著改善，建议复查CT,做载力分析。  ⑤2014年6月：-----术后31个月，复查CT： 我们进行了有限元分析：分析：载力不到正常值的30%。通过CT判读，我们发现骨折处局部有缺损，但是在CT片上由于内固定遮挡，无法判读，我们进行3D打印，证实冠状面上存在大裂隙，存在冠状面骨不连。建议择期行植骨手术。  ⑥2014年9月：-----术后33个月行植骨手术，手术中证实3D打印的结果。  ⑦2015年4月：-----术后40个月，复查X片及CT，再次骨承载力分析。提示植骨位置良好，骨缝模糊，但是骨承载力未见明显升高。     ⑧2016年3月：----- 术后40个月，植骨术后1年，复查X片及CT。CT复查植骨处有骨痂形成，骨折线模糊，骨承载力达健侧80%, 且模拟取钢板后，骨承载力无明显下降。       ⑨2016年4月：----- 术后41个月.取钢板，术后复查X片及CT     术后我们再次进行一次有限元载力分析：  ⑩2016年8月：----- 术后45个月.功能复查，X片愈合好，功能良好。   病例2 赵某某，男，20岁，因左侧股骨下段骨样骨瘤术后复发于2013年12月入院，再次行肿瘤根治术：扩大刮除+植骨术，术后给予钢板内固定。经过3年的的密切观察，连续9次CT复查并进行骨愈合分析后，确定骨愈合，于2016年6月取出内固定。术后后观察1年无并发症。  根据九次复查绘制四维骨愈合曲线如下： l 四维骨愈合分析技术比较理想的解决了骨承载力预测问题，但是，在临床应用中发现由于计算过程较为复杂，计算的时间较长，难以在临床推广。我们在实践中发现基于CT数据的骨组织壁厚分析能更快的用于骨愈合程度的分析，病例2中的骨愈合四维分析图就是用的壁厚分析法，下一回我们就聊聊关于壁厚分析法。 文献[1]、朱兴华[1].骨折愈合塑形的力学机理I——骨表面再造理论的应用[J].生物医学工程学杂志,2000,17(4):410-414.[2]、樊黎霞,丁光兴,费王华,etal.基于CT图像的长管骨有限元材料属性研究及实验验证[J].医用生物力学,2012,27(1):102-108.[3]、李颖,费王华,樊黎霞,etal.新鲜长管状骨的三维有限元分析[J].中国骨与关节损伤杂志,2010,25(11):991-993.[4]、钟华[1],张余[2],赖坤聪[1]等.用于骨科应力遮挡效应研究的带骨痂有限元模型设计[J].中国骨科临床与基础研究杂志,2011,3(2):149-152.[5]、何勤理,姜薇,罗教明.锁定加压接骨板固定股骨骨干骨折生物力学特征的三维有限元分析[J].生物医学工程学杂志,2014,31(4):777-781.[6]、SigurdsenU,ReikerasO,UtvagSE,TheEffectoftimingofconversionfromexternalfixationtosecondaryintramedullarynailinginexperimentaltibialfractures.[J]Journaloforthopaedicresearch:officialpublicationoftheOrthopaedic2011V29N1:126-130[7]、华伟伟[1],冯靖[2],吴富章[1]等.骨密度监测对骨缺损治疗中骨愈合质量的临床评价研究[J].中华创伤骨科杂志,2014,16(6):465-469.[8]、KushalS,Shah,Archana,Saranathan,Bharath,Koya,JohnJ,Elias.Finiteelementanalysistocharacterizehowvaryingpatellarloadinginfluencespressureappliedtocartilage:modelevaluation.[J].Computermethodsinbiomechanicsandbiomedicalengineering,2015,18(14):1509-15[9]、L,Lenaerts,AJ,Wirth,GH,vanLenthe.Quantificationoftrabecularspatialorientationfromlow-resolutionimages.[J].Computermethodsinbiomechanicsandbiomedicalengineering,2015,18(13):1392-9[10]、Chu-An,Luo,Shang-Chih,Lin,Su-Yang,Hwa,Chun-Ming,Chen,Ching-Shiow,Tseng.Biomechanicaleffectsofplateareaandlockingscrewonmedialopentibialosteotomy.[J].Computermethodsinbiomechanicsandbiomedicalengineering,2015,18(12):1263-71[11]、毕若杰[1],郑小平[1],王志强[2].骨折治疗的生物力学研究进展[J].生物医学工程与临床,2012,16(4):406-410.[12]、张春秋.骨折愈合塑形的力学机理Ⅱ——骨自优化理论的应用[J].中国生物医学工程学报,2002,21(2):132-137.[13]、徐小良[1],王坤正[2],牒军[2]等.实验性股骨头骨缺损修复过程的生物力学研究[J].骨与关节损伤杂志,2002,17(3):196-198.[14]、宋文超.张思森.陈勇.宫玉红.郭小磊.王培.刘亚威可控性应力与微动对骨折愈合影响的CT影像结果[J]-中华创伤骨科杂志2015(7) 

上面已经系统的回顾了AO内固定的一些力学基础知识，现实中我们有时会遇到手术中感觉很稳定、固定很牢固，但是，最后的愈合结果不好。有没有有一种科学定量分析骨折即时稳定性方法，来客观记录我们手术后内固定稳定情况，同时预测骨愈合前景？现代计算机仿真技术越来越成熟，计算机仿真技术已经能够准确预测汽车的碰撞效果，航天器的极端受力情况等力学模拟仿真工作，近年来，在骨组织的力学仿真技术方面有了长足的进步，下面我们就聊一聊有关有限元分析仿真模拟骨承载力的技术。 1、有限元技术基础：1.1有限元基本原理有限元法是对连续体力学及物理问题的一种新的数值求解方法。有限单元法（FiniteElementMethod,FEM）是一种以计算机为手段，通过离散化将研究对象变换成一个与原结构近似的数学模型，再经过一系列规范化的步骤以求解应力，应变和位移等参数的数值计算方法。基本思想是将结构离散化，用有限个容易分析的单元来表示复杂的对象，单元之间通过有限个结点相互连接，然后根据变形协调条件综合求解。为解决工程实际问题的强有力的仿真技术之一，目前已广泛应用于模拟力学、热线、电磁学、流体力学、空气力学及多物理场问题。由于人体生物力学结构复杂、通常的力学实验方法难以直接应用于人体，有限元单元法可以将人体的力学问题，进行数值化数值模拟，从而成为深化认识人体力学特征的一种手段. 2、有限元模拟骨承载力   2.1有限元法因其在计算复杂形状、载荷和材料性能方面的独特能力，被广泛应用于骨科研究领域。基于CT图像灰度值的方法，直接将由CT数据体素生成STL网格转换为有限元网格，并通过骨骼不同部位灰度值设定材料特性，基于CT图像材料赋值便可以实现骨强度的有限元分析。Byrnien等采用点阵网格模型结合力学调节运算分析胫骨骨折在正常肌肉载荷下骨折愈合过程中的细胞增殖分化情况，认为计算机仿真模拟是临床上制定个性化骨折治疗计划的潜在技术。朱兴华【16】等用工程学方法，仿真出骨痂外形，并进行有关力学机制研究。  骨皮质、骨髓、内固定的HU范围。  2.2 新鲜骨组织上验证仿真拟合精度。目前很多学者都是采用手动赋值的方式来进行计算，国内外关于骨痂测试和计算都仅仅处于动物试验阶段。在骨痂结构中，随时间的推移，骨量会不断沉积，骨质密度相应增加，而CT值也会相应增高，因此，为了解决骨痂赋值的问题。2001年李颖、费王华等【21、22】研究了新鲜长管骨的材料和赋值特性。由于骨松质、骨皮质、骨痂的屈服强度计算方法不同，骨痂形成期不同期数值也不同，如果区别计算相应的屈服强度及安全系数会令计算过程相当复杂。采取按照材料种类(即按CT灰度值分类)来查看应力集中点，也就是将密度相近的骨质看做同等屈服强度，赋予同等的材料属性，密度高的骨痂则赋予了高弹性模量的数值，从而实现骨愈合的个体化模型。提高仿真精度。实际的力学测试数据也证实了这种模拟方法有很好的模拟效果【21、22】。  3、骨愈合的基础与进展我们预测骨承载力的大小,主要目的是为了分析骨愈合的程度;预测骨愈合的前景。所以骨痂的密度仿真是仿真技术的关键所在，我们把骨愈合相关的概念理一下。 3.1 骨愈合的基本概念：骨形成有两种发生形式：a.膜内成骨：先由间充质分化成为胚性结缔组织膜，然后在此膜内成骨。人体的顶骨、额骨和锁骨等即以此种方式发生。b.软骨内成骨：在预先形成的软骨雏形的基础上，使软骨逐步被替换为骨。长骨、短骨和部分不规则骨均通过此种形式生成。骨折后骨愈合的过程可以归纳为四期：一、血肿机化期，主要是伤后前2周，表现为骨折处肿胀减轻，局部血肿逐渐被肉芽组织替代；二、骨痂形成期，大约为骨折后4-6周，表现为骨折处被新生骨组织连接在一起，局部疼痛症状明显减轻，X线拍片可见骨痂影像；三、骨性愈合期，大约在骨折后8-12周，X线拍片显示骨折线消失，骨折彻底愈合；四、塑形期，骨折愈合后随负重应力刺激，骨折处成骨细胞和破骨细胞相互作用，对骨痂改造塑形，最后在结构上恢复，或接近骨折前的状态。在骨折的愈合过程中，特别是骨塑形期，有一个定律发挥了主导作用，它就是Wolff定律。wolff定律指出：骨和骨组织是在生物进化中形成的，负荷最优化设计原则，即趋向于用最小结构和材料承受最大外力。应力较高的区域通过骨的新生而使结构增强，在应力弱的区域通过骨吸收萎缩而使结构减弱。用之则强，废用则弱。 经典的骨愈合一般时间为3到6个月（《骨外科学》、《实用骨科学》），9个月以上的时间称为骨不愈合，根据最后的结局不同又分为“骨不连”和“骨延迟愈合”两种。经典的骨愈合标准是：其标准大致为：①骨折部无压痛及纵向叩击痛；②局部无异常活动；③X线片显示骨折处有连续性骨痂，骨折线已模糊；④拆除外固定后，如为上肢能向前平举lkg重物持续达1分钟；如为下肢不扶拐能在平地连续步行3分钟，并不少于30步；连续观察2周骨折处不变形基于X片的经典的由于高能损伤和大量骨折手术治疗的开展，目前骨愈合标准受到挑战，临床经常可以见到不完全复合标准的病例，骨愈合不良的情况增多（《骨外科学》9版，《实用骨科学》3版），骨愈合程度的概念越来越得到重视。  3.2 骨愈合的仿真技术骨折愈合过程中骨痂逐渐存在体积、密度、生物力学强度等物理属性的改变，SigurdsenU等【20】人通过大鼠模型进行CT定量对骨痂的研究存在正相关性，DittmerKE【8】强调了骨痂强度变化在骨愈合的临床诊断中的重要作用。BottlangM1【9】提到用CT的方法观察骨痂的强度变化，进而判断骨折愈合的程度。LocherRJ1【10】也提到用CT方法观察骨痂的强度变化，对于判断骨折愈合的重要性。这一理论。骨折愈合过程中骨痂逐渐存在体积、密度、生物力学强度等物理属性的改变，我们可以通过CT扫描得到相关数据，再通过数值化仿真分析得到骨痂各个时段的改变，通过数据给予量化的指标，并且通过有限元模拟静态压力下，骨折部位的应力-应变曲线的分析，进而对骨愈合程度和骨愈合预后作出判断。 综合不同的载力条件下的应变值曲线就可以得出下面这张三维骨愈合分析图。用来预测骨愈合程度和目标骨段的理论骨承载力大小。  我们知道骨愈合的最终判断是要有时间轴的，能否连续性观察，同一个体不同时间段的对比，发现骨折端密度变化停止时间，对骨愈合、骨不连及骨延迟愈合的鉴别诊断标准提供一个清晰和客观的判断指标？下一回我们聊聊骨愈合的四维分析法。   【1】LeeS,ChungCK,OhSH,etal.CorrelationbetweenBoneMineralDensityMeasuredbyDual-EnergyX-RayAbsorptiometryandHounsfieldUnitsMeasuredbyDiagnosticCTinLumbarSpine[J].JournalofKoreanNeurosurgicalSociety,2013,54(5):384-389.DOI： 10.3340/jkns.2013.54.5.384【2】李颖, 费王华, 樊黎霞,etal. 新鲜长管状骨的三维有限元分析[J]. 中国骨与关节损伤杂志,2010,025(011):991-993.JaredA.Weis,MichaelI.Migab,Froila´Granero-Molto´a,AnnaSpagnolia,AfiniteelementinverseanalysistoassessfunctionalimprovementduringthefracturehealingprocessJournalofBiomechanics43(2010)557–562

1、钢板内固定稳定基本原理   钢板作为一个接骨材料，主要为骨折端之间提供一个稳定、连续的接触界面。其主要起到保护、加压、支撑、张力带和桥接五大功能（AO内固定第4版）。保护：拉力螺钉和保护钢板达到绝对稳定固定，保护钢板的作用是分担拉力螺钉承受的应力，避免其承受弯曲力、剪切力和旋转作用力，从而预防其发生疲劳失效。加压：加压钢板的螺钉孔可以描述为斜行弯曲圆柱体的一部分。螺钉帽就像一个球，沿这个圆柱体的斜面滑落下来，随着螺钉拧紧，它会挤压钉孔的斜面，使钢板连同己经通过第一枚螺钉固定的骨折块一起移动产生骨折加压。随着螺钉拧紧，它会挤压钉孔的斜面，使钢板连同己经通过第一枚螺钉固定的骨折块一起移动产生骨折加压。支撑：支撑钢板是为了对抗轴向负荷，沿与畸形轴线成 90°方向施加作用力的固定工具。在干骺端/骨骺部位的剪切或劈裂骨折，单纯用拉力螺钉固定常常是不够的。此时拉力螺钉固定应联合应用起支撑或防滑动功能的钢板。这样可以保护螺钉避免承受经骨折端的剪切应力。还可以单独应用钢板发挥支撑作用而不用拉力螺钉，对带有动力加压孔的钢板，注意要将螺钉置入支撑位置。张力带：张力带的作用是将张力转化为压力。在骨折复位后，对侧皮质必须能够提供骨性完整支撑，以避免内固定承受反复的折弯力而发生固定失效。桥接：桥接钢板可以提供骨折端的相对稳定，使骨折通过外骨痂愈合，其本质思想是钢板只固定两端的两个主要骨折块，而不处理骨折端，以最大化保护血运。在应用这一技术时，要考虑到很多重要的生物力学原则。 我们在植入钢板前需要综合考虑骨骼性能、钢板材料和几何特性、板骨界面、板钉界面、固定螺钉数量及张力，折断压力、骨板位置及负荷关系等相关问题。这几个问题是钢板设计中需要考虑，要结合病人基础骨质条件选择合适的钢板。就手术技巧而言，手术中重要的是要考虑提供一个合适外来的平衡力矩。选择合适的长度，达到一个理想的工作力矩和抗阻力矩平衡[1] 2、钢板的分类2.1 中和钢板、重建钢板中和钢板是指钢板主要起到中和作用的钢板，如早期的葫芦钢板等。螺钉是骨折加压主要力量，钢板辅助分担力量，可任意塑形。 2.2支持钢板、管型钢板   支撑钢板是为了对抗轴向负荷，沿与畸形轴线成 90°方向施加作用力的固定工具。在干骺端/骨骺部位的剪切或劈裂骨折，单纯用拉力螺钉固定常常是不够的。此时拉力螺钉固定应联合应用起支撑或防滑动功能的钢板。这样可以保护螺钉避免承受经骨折端的剪切应力。还可以单独应用钢板发挥支撑作用而不用拉力螺钉，对带有动力加压孔的钢板，注意要将螺钉置入支撑位置。主要起到支撑作用的钢板。如同大坝对于水库的支撑作用。 1/3管型钢板、¼管型钢板等面支撑型小钢板也可以归入此类，主要用于小骨干支撑，不能大段粉碎跨度大的骨折  2.3：异形钢板随着内固定物的发展，人们根据解剖结构的特点设计出适应各种部位几何形状的异性钢板。 2.4角钢板与桥接钢板此类钢板以优先恢复轴稳定性为特点。比较有代表性的有：DHS、DCS  桥接钢板：对于复杂的粉碎性骨折，桥接钢板可以提供骨折端的相对稳定，维持长度和对线；解决血供问题，其形状有波浪钢板等。对于这种弹性固定方式，为使固定强度最大化，应选择长钢板，少用螺钉，以增加力臂，分散弯曲应力。 2.5DCP与LC-DCP这一类钢板又称为加压钢板，以提供骨折端轴向加压力为特点，分为静力加压和动力加压两大类，加压方式又分垂直加压、偏心加压、动力加压等，细分的种类较多，常见有动力加压钢板DCP(Dynamiticcompressionplate)、 LC-DCP（Limitecontactdynamiticcompressionplate）限制接触型动力加压板等。    2.6 LISS与LCPLISS钢板（LessInvasiveStabilizationSystem，LISS）1990年AO开发了一种新型内固定产品－微创固定系统（LISS）。由于使用体外螺钉孔瞄准器，使手术对软组织的损伤降低到最低程度。具有成角固定作用的自钻螺钉可以提供更可靠的固定。  锁定解剖板：此类钢板与不同的解剖部位的特点，衍生出各类解剖锁定板。其主要结构特点是：角度稳定、内侧壁支撑、框架式结构、钉板间有冷融合效应。并由此衍生出内固定架的概念。 LCP（Lockingcompressionplate）锁定加压钢板（LCP）为两种完全不同的固定技术的结合，该内植物包含两种相反的接骨术原理，即以直接解剖复位为特点的传统钢板接骨术和桥接钢板接骨术。其结构特点是8字型螺钉孔，一边锁定一边加压。由于锁定孔为非全包型，长期受力后钉板间冷融合的发生概率有所下降。因为方便和容错性好主流钢板 同样，不同解剖型形状变化后构成解剖LCP。以其良好的结构稳定性和抗拔出性能而在临床有广泛的应用。   2.7一些其他设计思路的钢板：强生弹性板、万向锁定板、VLP多向锁定板（施乐辉）、全球第一款远端锁定螺钉（FCL）、ZimmerMotionLoc动态锁定钉强生弹性板 VLP多向锁定板（施乐辉） 3、钢板技术在钢板的使用过程还有以下的一些常见问题，目前在有限的生物力学实验的基础上已经有一些阶段性结论，归纳总结如下。3.1钢板与骨的距离：动力加压钢板与锁定板不同骨质距离比较，5mm以内的不影响整体受力。    前3组无明显差异，距离5mm时轴向失败强度减少50%  3.2钢板螺钉分布的影响：骨折两端3到4枚螺钉有较好的生物力学性能。   3.3锁定与拉力钉的置钉顺序：先加压后锁定  3.4尾钉分布影响：稳定尽量均匀分布，避免应力集中导致医源性骨折。 3.5单皮质螺钉技术：单皮质钉避免用在旋转应力部位，   上面已经系统的回顾了AO内固定的一些力学基础，有时候我们在手术中觉得固定很牢固，很满意，但是最后的骨愈合结果却是不满意。关于手术后固定的稳定性以及最后的骨愈合前景，有没有科学定量分析即时稳定性及预测骨愈合前景的方法？有，具体的方法我们在下一回来讲一讲有关于“骨承载力分析”的技术。 

上一回我们已经说到了坚强固定是要获得一个稳定的力学结构，在手术中我们如何判断我们的固定是一个稳定和可靠的呢？我们就从常用的螺钉说起，从头认识一下我们这个每天都见面的老伙计，看看它背后有哪些我们不知道的秘密。1、螺钉设计的原理：  螺钉是一个强有力的固定器械，可以把旋转运动转化为线性运动，螺钉在旋转作用时，其力有两个分量，一个是沿着螺纹切线方向，一个沿轴向。拧入扭矩中大约40%转化为轴向力，50%用来克服顶部钻入摩擦力，10%用来克服螺纹表面摩擦力。螺纹的倾斜角度决定了螺钉的“自锁”能力，螺钉压力对于周边骨组织影响面积相对较小。我们会在一些材料上见到如下图的螺钉参数，这些数字各代表什么意义呢？ 1.1、牙纹与牙形。     在螺杆上设计不同的螺纹形状，这些形状决定了螺钉与固定界面之间的把持力，同时也决定了螺钉拧入过程中中的阻力矩。。 1.2 螺钉直径    螺钉的直径分为大、中、小三种直径，也是一般所说的钉子粗细，它决定了螺钉抗剪切能力。 1.3 螺纹线数和导程   也是圈数和一圈纵向行程，它反应了螺钉的拧入速度和稳定性间的平衡。 1.4 旋向和牙尖型。   一般螺钉都是右旋型，在取断钉工具中会存在有反向螺纹咬合的。牙尖头形状决定钉子是否有自攻作用，以及排屑效率等。  2、常用螺钉分类及特点：2.1皮质骨螺钉：皮质骨螺钉（HA）是一种常用螺钉，有时又称为位置螺钉，常用来配合钢板使用，固定于局部位置，根据牙型和导程不同分为自攻型和非自攻型两种，使用时配合丝攻使用，提供径向把持力。  2.2 松质骨螺钉：松质骨螺钉（HB），又称拉力螺钉，特点是牙纹深，轴向把持力大，法向抗剪切力小。根据螺纹长度分为半牙拉力螺钉和全牙拉力螺钉。根据需要有时可以加用垫圈，在骨折线上提供垂直向的加压力，可以发挥骨螺栓作用。    3）LISS螺钉：LISS（LessInvasiveStabilizationSystem，LISS）螺钉，又称锁定螺钉，其特点是在尾帽处有一组锁定螺纹，可以与钢板咬合，提供“角稳定”，防止退钉，增加整体结构的稳定。其头端一般是自攻自钻型，其牙浅，具备快速锁定能力。   4）空心螺钉与赫伯钉   本组螺钉的特点是螺钉的中心有中空管，可以沿着先导针方向置入固定钉，提供轴向拉力。根据其螺纹长度以及尾帽的形状分为拉力，非拉力以及赫伯钉等。  5）Schantz钉等特殊用途螺钉。  多组螺纹设计综合考虑抗剪切及把持力设计，用于局部复位掌控骨块，和特定外支架联合使用。   3、常用的螺钉技术   认识螺钉的结构和特点以后，我们还要掌握一些螺钉的使用技术，发挥螺钉的作用。3.1螺钉限位技术螺钉限位作用是螺钉的基本作用，辅助限定钢板的位置，同时也可将骨块固定在位置上，一般情况下遵循小找大的原则。 3.2  螺钉加压技术   螺钉在骨折端产生垂直向压力，一般的手动拧入就可以产生3KN左右的压力（第三版AO内固定P30）。使用全皮质钉发挥垂直加压轴向抗拉注意两个皮层间的钻孔大小不同，产生螺纹的轴向拉力。   3.3 半皮质钉技术半皮质螺钉可以在骨块产生一个临时的固定点，可以用来临时固定，轴线加压，或者配合钢板完成张力侧辅助复位作用。  分析了螺钉的原理以后，我们也发现螺钉配合钢板可以有更有效的作用，那么要钢板中又有什么说道呢？我们下一回来聊聊钢板里的奥秘。

     上回我们谈到骨的活性、骨折复位技巧，但骨愈合还需要一个坚强的固定作为前提条件，何为“坚强内固定”？中文文献中经常会有坚强内固定的表述[1,2]，“坚强内固定”更多的是从使用效果的角度上感性表达的概念，在力学的理性概念上没有其严格的定义，也没有与之相对应的量化指标界定其内涵。从方便进一步定量分析固定的效果的角度上考虑，使用“稳定内固定”这个词翻译AO中的establishmentofstability概念，能更好与生物力学的相关内容相衔接。下面我们从头理一下有关的几个概念。 1、应力与应变  我们平时所说的某个结构承受了多少公斤力的作用后发生折断现象，在力学上深入分析它的时候就要用到两对参数，它们分别是载荷-变形和应力-应变。在力学上在一个目标物体与受力有关的两个概念分别是载荷与应力。其中载荷的定义：也称为“荷载”，指的是使结构或构件产生内力和变形的外力及其它因素。或习惯上指施加在工程结构上使工程结构或构件产生效应的各种直接作用。它的单位是N（牛顿），有大小和方向，是个矢量单位。载荷引起的结构或构件的变化称为形变，它分为弹性形变区和塑性形变区，弹性区是指解除载荷以后结构的外型还能恢复原状，当载荷进一步增大，结构将发生永久形变，解除载荷后外型不能恢复，这就是塑性区。而应力的是指单位面积上负荷合力，材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力．把分布内力称为应力（Stress），它是外来载荷于结构上的反应，它的单位是（N/m2，Pa）[4]。一个力作用结构以后它会产生一个内效应和外效应，外效应就是我们常说的加速度，而内效应产生内部形变，也就是说的应变，应变是当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变就称为应变（Strain）。应变是结构内的形变以适应外加载荷，它有两个基本类型，一是线性形变，单位为百分比，以变化量除以原来长度(cm/cm删除)为非大小参数；一是剪切形变，以角度变化来测量（r）。应力-应变的关系反应了一个结构的材料特性，载荷-形变的关系反应物体受外力发生的形状改变。[3]  2、强度与刚度  我们平时所说的“坚强”，是指该结构同时具备足够坚硬，不易变形；足够的强硬，不易折断。在力学上分别由两个单位分别用来定量描述这两个方面的性能，它们分别是刚度和强度。强度：（strength）强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。刚度：（rigidity）刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。刚度常用单位变形所需力矩来表示，即材料的弹性模量。刚度是力的过程，强度是形变或断裂前的最终最大抵抗力。   骨组织属于粘弹性体，具有各项异性的特点。骨组织在拉伸应力下塑性区内存在颈变与（糯）蠕变，在应力-应变曲线中弹性区的应力与应变比值为弹性模量（young氏模量），杨氏模量的大小反应刚度的大小；应力-应变曲线中B点对应的应力大小为屈服强度，C点为标本最终衰竭点，对应的应力为最大衰竭应力和最大形变量。骨组织的垂直压缩强度可以达到2到3吨，单皮质螺钉的抗拉强度可以达到250kg（AO内固定手册），人在行走时下肢承受的最大应力可以到2到3MPa，跑步时最大应力可以达到12MPa。[3]  3、稳定的基础---力矩平衡由于没有理论上质点的存在，现实世界中所有力的平衡都是力矩的平衡。力矩是力与作用距离的乘积（Ｍ＝Ｆ×Ｌ），也是一个矢量单位，有大小和方向，单位是Ｎ•Ｍ。动力距和阻力矩构成一对力偶。所谓力矩平衡是指结构所受到的所有动力距和阻力矩均相等（∑Ｍ＝０）。 骨在力和力矩的作用下，不同的作用方向的综合负荷可以分解到拉、压、弯、扭四种负荷模式。骨在体内负荷时，肌肉附着也会改变骨的应力分布，肌肉的挤压应力可以减少和抵消骨表面拉张应力[3]，骨组织经常受到多种负荷综合作用，其几何形状也是不规则的。骨折的受力模型也说明多数骨折是综合几种负荷模式才会产生。   4、一个稳定的内固定结构--张力带原理。   正如所有的结构稳定性要求一对平衡的力矩，骨折块间的加压技术，可以增加骨折端的稳定性，同时压应力可以促进骨折的愈合[4]。张力带原理的内固定构型是构成坚强内固定的一个理想的固定原理结构。综合考虑软组织张力方向，一般而言，将内置物至于张力侧固定。有利于结构的稳定性要求。   稳定的固定是对组织的最好保护，是骨愈合的的前置条件。StephanM.Perrenn认为适度的骨折间微动也是骨折愈合所需要的条件，骨折愈合需要一个适当稳定度固定强度，不稳定的固定会导致肥大性骨不连，过于稳定的固定也会带来萎缩性骨不连[6]。  我们已经在生物力学上分析了稳定的力学结构对于一个坚强内固定的意义。如何能在我们手术的实际操作中实现我们的设计呢？下一回我们最基本螺钉结构来了解一下“螺钉中的秘密”。   [1]黄坚槐,傅隆生,肖振朋,李仲林,赖月明.钛板坚强内固定和传统颌间结扎术牵引固定治疗下颌骨骨折的优劣差异[J].中外医学研究,2019,17(12):36-38.[2]张建丽.小钛板坚强内固定术治疗下颌骨骨折效果分析[J].河南医学研究,2018,27(11):2040-2041[3]骨骼肌肉系统基础生物力学（第二版） P23-25[4]时海芳, 任鑫. 材料力学性能[M]. 北京大学出版社,2010.[5] 骨折治疗的AO原则，P24[6] [7]、姜宗来、樊瑜波 生物力学-从基础到前沿 科学出版社  P10-15