骨科及康復(fù)生物力學(xué)

1骨科及復(fù)健生物力學(xué)2骨小樑結(jié)構(gòu)3Wolff’slaw˙Formfollowsfunction˙Bonehastheabilitytoadapt,bychangingitssize,shape,andstructuretothemechanicaldemandsplacedonit˙Boneislaiddownwhereneededandresorbedwherenotneeded˙Theremodellingmaybeeitherexternal(achangeintheexternalshapeofthebone)or(achangeintheporosity,mineralcontent,anddensityofbone)4StructuralAdaptation5生物力學(xué)巨觀→微觀形態(tài)(Morphology)功能(Function)巨觀力學(xué)→微觀力學(xué)6有限元素法σ=CεF=KxK：stiffnessmatrixViscoelasticmodelσ=μdε／dtμ

：viscositycoefficient7緻密骨(CorticalBone)組成：osteon,collagen,calcifiedtissue成骨細(xì)胞(osteoblaset)蝕骨細(xì)胞(osteoclast)骨母細(xì)胞(osteocyte)細(xì)胞力學(xué)(CellMechanics)8海綿骨(CancellousBone)材料(material)及結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)(structure)材料性質(zhì)：E結(jié)構(gòu)性質(zhì)：KTrussBarBeam9材料性質(zhì)各向同性(Isotropic)OnlyoneE(K…)σ=Eετ=GγShearmodulusG=E/2(1+ν)AnisotropicStiffnessmatrixSizeeffectofMechanicalproperties10力學(xué)力(Force)變形(Deformation)PrincipalstrainStrainenergy應(yīng)力(Stress)Principalstress11骨折癒合(FractureHealing)12骨折癒合(FractureHealing)13BiologyofFractureHealingThefracture(~7daysafterinjury)Thegranulationtissuestage(~twoweeks)Thecallus(4~16weeks)Theremodelingprocess(1~4years)Themodelingstage(oneormoreyears)Theregionalacceleratoryphenomenon(RAP)14BoneRemodelingTheA–R–FsequenceA:ActivationR:ResorptionF:Formation15BoneModelingA-ForA-R16MechanicalAdaptationRemodeling:A-R-FModeling:A-ForA-R17骨折癒合(FractureHealing)18ConceptofInterfragmentaryStrain(ε)

Perren&Cordey˙Thetypeoftissueatthefracturegapcorrespondswiththedegreeofstrain˙Fracturehealingisaccompaniedbyasuccessivedecreasesofinterfragmentmotion˙Moresuitableforgaporcontacthealingmechanism19骨折癒合(FractureHealing)ε:Interfragmentarystrain20骨折癒合(FractureHealing)21骨折癒合Thehydrostaticpressureisrepresentedas:

Theoctahedralshearstressisgivenas:

22骨折癒合23OsteogenicIndex

whereIisthescalarvalueoftheindex,iisagivenloadcase,cisthetotalnumberofdifferentloadcases,niisthenumberofloadingcyclesforagivenloadcase,Siisthecyclicoctahedralshearstress(alwayspositive),Diisthecyclichydrostaticstress(negativeifcompression,positiveiftension),andkisanempiricalfactorweighingtherelativecontributionsofhydrostaticandshearstresstotissuedifferentiation.ThehigherthevalueofIthemorelikelythatthetissuewillossify.

24骨折癒合25臨床應(yīng)用26臨床應(yīng)用27脊椎28脊椎29FacetJoint30骨科微創(chuàng)MinimumInvasiveSurgery31骨科微創(chuàng)1、四肢骨幹骨折在X線透視下閉合復(fù)位髓內(nèi)釘內(nèi)固定術(shù)

手術(shù)創(chuàng)傷小，手術(shù)切口僅3-5釐米。患者術(shù)後能早期活動(dòng)進(jìn)行功能鍛煉，避免了關(guān)節(jié)僵硬、深靜脈血栓形成等併發(fā)癥，並促進(jìn)骨折的癒合，治療效果良好2、關(guān)節(jié)鏡的檢查與治療

是我科開展的傳統(tǒng)診療項(xiàng)目之一，已有二十多年的臨床經(jīng)驗(yàn)，僅需3毫米的切口即行風(fēng)濕、類風(fēng)濕、骨性膝關(guān)節(jié)炎的關(guān)節(jié)清理術(shù)，達(dá)到改善關(guān)節(jié)功能、減輕癥狀的目的。3、在關(guān)節(jié)鏡下行半月板切除或半月板成形術(shù)，用以治療半月板損傷或盤狀半月板4、在關(guān)節(jié)鏡下行關(guān)節(jié)游離摘除，對(duì)交叉韌帶損傷患者行交叉韌帶重建術(shù)。5、後路腰椎間盤鏡技術(shù)

在1.5公分的切口內(nèi)安全地將突出的腰椎間盤摘除、神經(jīng)根松解、椎管減壓術(shù)，是目前治療腰椎間盤突出及腰椎管狹窄的首選治療方法。

32骨科微創(chuàng)33電腦導(dǎo)航—人工關(guān)節(jié)微創(chuàng)手術(shù)微創(chuàng)手術(shù)既然切口較小，相對(duì)地術(shù)中視野也減小，對(duì)病灶的辨識(shí)不如傳統(tǒng)方式好，而且，關(guān)節(jié)組件置放的準(zhǔn)確性會(huì)影響到組件的存活壽命，這方面，微創(chuàng)手術(shù)有待改進(jìn)。

在切口長(zhǎng)度、手術(shù)時(shí)間、術(shù)後止痛藥的使用、植入關(guān)節(jié)組件的位置（準(zhǔn)備性）及力學(xué)軸線的排列（矯正程度）等方面，均有令人滿意的成果

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)用於人工膝關(guān)節(jié)手術(shù)的輔助作用，手術(shù)部位標(biāo)地物發(fā)射訊號(hào)，電腦接收後在螢?zāi)簧巷@現(xiàn)出來，提供醫(yī)師正確擺放關(guān)節(jié)組件位置角度的參考。

34骨引導(dǎo)(Osteoinduction)常見材質(zhì)有硫酸鈣、磷酸鈣、三磷酸鈣、HA等純化學(xué)物質(zhì)Jax,OsteoSet及MIIG系列產(chǎn)品均屬此類產(chǎn)品，其主要成分為硫酸鈣。35骨誘導(dǎo)(Osteoinduction)此類產(chǎn)品有：i.細(xì)菌培養(yǎng)或複製方式，製造出單一之生長(zhǎng)因子，但價(jià)格極貴，使用並不普遍

ii.由人骨經(jīng)特殊處理，保留蛋白質(zhì)及生長(zhǎng)因子，去除會(huì)引起發(fā)炎之礦物質(zhì)，此為目前美國(guó)使用最普遍之產(chǎn)品，Allomatrix屬於此類產(chǎn)品具有骨誘導(dǎo)功能之人工替代骨其骨骼生長(zhǎng)為全面性的，而具骨誘導(dǎo)功能之人工替代骨其骨骼生長(zhǎng)是採(cǎi)由外而內(nèi)漸進(jìn)式生長(zhǎng)，故成骨速度及成骨能力以具骨誘導(dǎo)功能之人工替代骨為佳36BoneSubstitute人工骨被吸收之程度及速度，影響骨骼品質(zhì)甚鉅。人體骨骼於最後階段骨骼重塑期時(shí)，會(huì)依其實(shí)際受力情況，長(zhǎng)回原來之形狀，故在骨骼重塑期，人工骨就應(yīng)完全被吸收光，如此才能長(zhǎng)回最自然健康之骨骼，否則將會(huì)有影響骨骼強(qiáng)度之虞，造成日後再次骨折之可能。目前只有硫酸鈣產(chǎn)品符合此人骨生長(zhǎng)原理，於6-12週100%被人體吸收，不影響骨骼重塑，其餘產(chǎn)品如磷酸鈣、三磷酸鈣、HA，最少也需要一年吸收時(shí)間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過骨骼重塑