新型擴張式動態髖骨螺釘應用於骨質疏鬆不穩定股骨轉子間骨折治療之生物力學研究- 骨釘設計及骨水泥施用的影響

本研究的主要目的是針對疏鬆骨質之股骨轉子間不穩定骨折，設計開發骨釘的固定效果優於傳統動態髖骨螺釘之新型「擴張」動態髖骨螺釘。動態髖骨螺釘是常被用來治療股骨轉子間不穩定骨折的裝置。但是在骨質疏鬆情況下，往往發生骨釘鬆脫或穿出股骨球頭的後遺症。作者過去曾發表文獻證實「擴張骨釘」合併施用骨水泥應用於骨鬆的脊椎手術可巨幅提高骨釘的固定效果（Plos One, 10(12), 2015）。擴張骨釘是利用骨釘前端開瓣機制提高骨釘的抓持力；若合併骨泥固定，更能巨幅提升骨釘固定效果。此外，作者過去亦曾開發一款「具葉片擴張功能之骨釘」。設計理念，是在傳統髖骨螺釘之外，另植入一環狀葉片，借由擴張後的葉片，提升骨釘的固定效果。經實驗及有限元素分析，證實此款「具葉片擴張功能之骨釘」的固定效果優於傳統髖骨螺釘。作者認為，前述擴張骨釘的設計觀念亦可應用於傳統髖骨螺釘之改良。為此，本研究擬延續過去之研究基礎，規劃以三年時間開發新型「擴張」髖骨螺釘。研究方法，是以傳統動態髖骨螺釘為比較基礎，借由力學實驗及有限元素分析，證實新型擴張式動態髖骨螺釘之優越性，克服骨鬆轉子間骨折常見之骨釘鬆脫或穿出股骨球頭的問題。第一年度研究內容：動態髖骨螺釘之力學實驗新型擴張動態髖骨釘包含四種的設計：兩種擴張範圍（12-mm及18-mm）及兩種開辦數量（4及6）。採用不同密度之人造骨材來模擬不同骨質疏鬆程度之鬆質骨。五組骨釘（傳統控制組及四組擴張釘）於植入人造骨材後，再予區分兩個次組（骨泥灌注與否）。分別進行：（1）骨釘拉出、（2）骨釘穿出及（3）骨釘扭轉旋出測試。探討擴張骨釘設計參數、骨質密度及骨泥灌注與否對於骨釘固定效果的影響。第二年度研究內容：植入動態髖骨螺釘後之完整股骨結構件之靜、動態力學實驗利用已被認可之骨質疏鬆人造股骨做為實驗模型。依前述分組將動態髖骨螺釘植入骨鬆之人造股骨後，進行股骨結構件之靜、動態抗壓實驗。探討前述參數對於骨鬆股骨轉子間不穩定骨折術後股骨結構之影響。第三年度研究內容：植入動態髖骨螺釘後之股骨結構件之有限元素分析利用有限元素分析評估前述設計參數對於骨鬆之股骨轉子間不穩定骨折術後股骨、骨釘之應力、應變的影響。利用骨鬆之人造股骨斷層影像及相關軟體，分別建立各組之三維有限元素模型，比較術後股骨應力分佈差異性，所獲結果將與實驗結果相互比較，期能有效證實新型擴張動態髖骨釘的優異性。

系統編號:PB10907-3475
原計畫編號:MOST109-2221-E182-007-MY3