夾板約束力傳感器的優(yōu)化與應用.pdf

1、目的：
　　固定帶是夾板外固定系統(tǒng)的動力來源，對其約束力控制得當與否決定治療的成敗。然而目前對其控制仍以定性為主，為實現量化調控，本研究對天津醫(yī)院、天津市骨科研究所研制的夾板配套裝置“盤狀指針式拉力傳感器”（以下皆稱“夾板約束力傳感器”)做了優(yōu)化研究。為判定其優(yōu)化后的安全性、實用性，預判其在骨折治療中的價值，做了耐久試驗、臨床模擬試驗及初步臨床應用和觀察，同時也為夾板外固定治療橈骨遠端骨折等常見四肢骨折的量化、標準化和現代化進行有

2、益探索。
　　方法：
　　夾板約束力傳感器的研究與優(yōu)化：分別對其拉力彈簧、顯示盤、底托、固定帶等元件的材質、規(guī)格等進行了優(yōu)化研制；對拉力彈簧（夾板約束力傳感器的動力核心元件）做耐久實驗，監(jiān)測其在不同載荷長時間作用下的形變，來判定其性能是否滿足傳感器的設計要求，確保其性能穩(wěn)定、安全；對傳感器各元件進行校驗，然后組裝，并與可調式骨傷塑料夾板配套試用，為確定其在骨折治療使用中的生物力學敏感參數，做了約束力值及安全區(qū)間的標定實驗。<

3、br>　　夾板約束力傳感器的應用：
　　（1)、臨床應用前，先進行臨床模擬試驗，將其應用于“模擬橈骨遠端骨折”的健康男性受試者，觀測實驗前后傳感器各元件功能是否正常及夾板調整次數等指標，明確夾板約束力傳感器的安全性及實用性；
　?。?)、選取符合要求的橈骨遠端骨折病例，復位成功后統(tǒng)一給予夾板約束力傳感器結合可調式骨傷塑料夾板固定，對治療后15天內患者的夾板調整次數，治療前、后各時間段的腫痛、患肢末梢血液循環(huán)、腕關節(jié)功能及骨折

4、恢復療效等進行評估。
　　最終綜合所有結果來預判夾板約束力傳感器的安全性、實用性及有效性。
　　結果：
　　一、研究與優(yōu)化
　　1、研制優(yōu)化：本次優(yōu)化，夾板約束力傳感器（固定帶、拉力彈簧除外）采用3D打印技術完成，各元件的精度得到較大提高。
　　(1)塑料材質的原傳感器固定帶優(yōu)化為反折自粘扣式棉質布帶，其反折自粘扣的設計實現了患者單手（即健手）自行對夾板的調整，改變了以往需他人協助方可調整的現狀，且棉質較塑

5、質透氣性好、粘彈性適中；
　　(2)顯示盤優(yōu)化為一扇形的“綠色安全區(qū)”，經試驗，指針在安全區(qū)間內就可不必調整固定帶，去除了原顯示盤的弊端（原顯示盤刻度值顯示會導致過度頻繁而不必要的夾板調整）；
　　(3)原指針和顯示盤皆為原色，本次將指針優(yōu)化成黑色，使之與顯示盤的原色呈鮮明的“黑白”對照，方便快速、準確的讀取固定帶約束力值；
　　(4)原傳感器底托優(yōu)化為弧形面，增強了其與呈弧形的可調式骨傷塑料夾板的匹配度，提高了穩(wěn)定性

6、。還優(yōu)化了顯示盤內部空間并提高了其他元件間的貼合順滑程度及靈敏度。
　　2、優(yōu)化后的相關實驗：
　　(1)拉力彈簧的耐久實驗：試驗中的3組拉力彈簧靜息長度（未受力）完全相等，同時開始加載測試，從加載砝碼至第6周各組拉簧長度變化細微（初始值與第6周值比較 p>0.05)；3組拉簧卸載值分別為:10.95±0.37mm(1000克力）、10.93±0.37mm(1500克力）、11.03±0.34mm(2000克力），與靜息值1

7、0.93±0.37(1000、1500、2000克力）比較，三者基本無變化（P>0.05)。
　　(2)傳感器約束力值標定實驗：當傳感器載荷為800g力時，指針角度為89.8土1.73°，據“載荷一角度變化趨勢圖”可見載荷為800g力時指針變化最靈敏（顯示盤90°左右處），符合盤狀指針式拉力傳感器的設計要求，因此約90°處為傳感器標準約束力值。
　　(3)傳感器安全區(qū)間的標定實驗：經實驗，“綠色安全區(qū)間”的上限角度為100.

8、42±1.34°，下限角度為86.043±1.49°，兩者分別對應的約束力大小為7.29N、8.20N，即約784.7克力、836.7克力（按按G=9.8N/KG換算），既保證了有效固定，又克服了精確刻度顯示盤的弊端。
　　二、夾板約束力傳感器的應用
　　1、臨床模擬試驗：受試者平均每天自行調整夾板約4.11次、需他人協助調整0.4次；卸掉傳感器及夾板后經測試，傳感器各功能指標皆正常；固定帶的反折式自粘扣松動次數為0。

9、>　　2、臨床應用觀察：對入選的8例患者進行手法整復結合本研究方案固定治療。
　　(1)治療前及第3、7、15天VAS疼痛評分分別為：67.38±1.77分、46.13±1.89分、36.50±4.72分、19.50±2.51分，治療前至治療后第3天時間段疼痛緩解較快，從第3天到第7天時間段疼痛緩解速度減緩，而至第15天時緩解較為顯著，說明治療后半個月時疼痛程度得到明顯緩解；治療前、治療后第1、3、7、15天時患肢腫脹度分別為19

10、.13±3.04mm、23.00±2.14mm、22.75±1.67mm、19.00±1.93mm、15.00±0.76mm，到第1天時腫脹程度加重，在治療后第1至第3天時段腫脹有所加重，在治療后第3天至第15天時段腫脹逐漸緩解，且緩解變化較為為顯著。
　　(2)復位固定后15天內患者的夾板調整次數分別為：每天自行調整夾板9.17±0.54次，每天他人協助調整1.73±0.26次?；颊呋贾┥已貉h(huán)均正常，且均無復位丟失。

11、>　　(3)患者在治療后的第30，45，60天，腕關節(jié)功能評定：第30天優(yōu)1例、良1例、可5例、差1例，第45天優(yōu)2例、良5例、可1例、差0例，第60天優(yōu)5例、良2例、可1例、差0例。
　　(4)治療后的第30天、第45天、第60天骨折恢復療效評定：第30天，骨折基本已經好轉（治愈1例、好轉6例），到第45天，8例病例中治愈2例、好轉5例，到第60天時患者基本得到治愈（治愈7例、好轉1例）。
　　結論：
　　1、傳感器

12、塑質部分采用3D打印技術、新材質研制，顯示盤底托（弧形優(yōu)化）、指針等各元件優(yōu)化后，各元件的精度及傳感器整體的靈敏度、便攜性、實用性得到提高，適用范圍得到擴大；
　　2、顯示盤“綠色安全區(qū)間”克服了原顯示盤精確刻度的弊端。指針與顯示盤顏色的優(yōu)化，提高了讀值效率及其準確性。優(yōu)化后利于患者正確的進行調控；
　　3、傳感器的反折式自粘扣棉布固定帶的設計實現了患者“健手”自行對夾板固定帶的調整，且透氣性好、粘彈性適中，實用性強；

13、>　　4、臨床模擬實驗，結果顯示傳感器基本可滿足患者自行及時對夾板的調控，符合夾板固定系統(tǒng)需不斷調整以保持有效固定的要求，校驗結果及自粘扣松動次數表明本夾板約束力傳感器性能穩(wěn)定、實用性強、且安全可靠。
　　5、臨床應用觀察，治療后第15天患者腫痛癥狀得到明顯緩解，治療后患肢末梢血液循環(huán)正常，且無復位丟失，自行對夾板的調整可滿足對夾板松緊度的調控，且反折式自粘扣固定帶無松動，患者的腕關節(jié)功能得到逐步地恢復，骨折恢復療效較佳。