目的：　　固定带是夹板外固定系统的动力来源，对其约束力控制得当与否决定治疗的成败。然而目前对其控制仍以定性为主，为实现量化调控，本研究对天津医院、天津市骨科研究所研制的夹板配套装置“盘状指针式拉力传感器”（以下皆称“夹板约束力传感器”)做了优化研究。为判定其优化后的安全性、实用性，预判其在骨折治疗中的价值，做了耐久试验、临床模拟试验及初步临床应用和观察，同时也为夹板外固定治疗桡骨远端骨折等常见四肢骨折的量化、标准化和现代化进行有益探索。　　方法：　　夹板约束力传感器的研究与优化：分别对其拉力弹簧、显示盘、底托、固定带等元件的材质、规格等进行了优化研制；对拉力弹簧（夹板约束力传感器的动力核心元件）做耐久实验，监测其在不同载荷长时间作用下的形变，来判定其性能是否满足传感器的设计要求，确保其性能稳定、安全；对传感器各元件进行校验，然后组装，并与可调式骨伤塑料夹板配套试用，为确定其在骨折治疗使用中的生物力学敏感参数，做了约束力值及安全区间的标定实验。　　夹板约束力传感器的应用：　　（1)、临床应用前，先进行临床模拟试验，将其应用于“模拟桡骨远端骨折”的健康男性受试者，观测实验前后传感器各元件功能是否正常及夹板调整次数等指标，明确夹板约束力传感器的安全性及实用性；　　（2)、选取符合要求的桡骨远端骨折病例，复位成功后统一给予夹板约束力传感器结合可调式骨伤塑料夹板固定，对治疗后15天内患者的夹板调整次数，治疗前、后各时间段的肿痛、患肢末梢血液循环、腕关节功能及骨折恢复疗效等进行评估。　　最终综合所有结果来预判夹板约束力传感器的安全性、实用性及有效性。　　结果：　　一、研究与优化　　1、研制优化：本次优化，夹板约束力传感器（固定带、拉力弹簧除外）采用3D打印技术完成，各元件的精度得到较大提高。　　(1)塑料材质的原传感器固定带优化为反折自粘扣式棉质布带，其反折自粘扣的设计实现了患者单手（即健手）自行对夹板的调整，改变了以往需他人协助方可调整的现状，且棉质较塑质透气性好、粘弹性适中；　　(2)显示盘优化为一扇形的“绿色安全区”，经试验，指针在安全区间内就可不必调整固定带，去除了原显示盘的弊端（原显示盘刻度值显示会导致过度频繁而不必要的夹板调整）；　　(3)原指针和显示盘皆为原色，本次将指针优化成黑色，使之与显示盘的原色呈鲜明的“黑白”对照，方便快速、准确的读取固定带约束力值；　　(4)原传感器底托优化为弧形面，增强了其与呈弧形的可调式骨伤塑料夹板的匹配度，提高了稳定性。还优化了显示盘内部空间并提高了其他元件间的贴合顺滑程度及灵敏度。　　2、优化后的相关实验：　　(1)拉力弹簧的耐久实验：试验中的3组拉力弹簧静息长度（未受力）完全相等，同时开始加载测试，从加载砝码至第6周各组拉簧长度变化细微（初始值与第6周值比较 p>0.05)；3组拉簧卸载值分别为:10.95±0.37mm(1000克力）、10.93±0.37mm(1500克力）、11.03±0.34mm(2000克力），与静息值10.93±0.37(1000、1500、2000克力）比较，三者基本无变化（P>0.05)。　　(2)传感器约束力值标定实验：当传感器载荷为800g力时，指针角度为89.8土1.73°，据“载荷一角度变化趋势图”可见载荷为800g力时指针变化最灵敏（显示盘90°左右处），符合盘状指针式拉力传感器的设计要求，因此约90°处为传感器标准约束力值。　　(3)传感器安全区间的标定实验：经实验，“绿色安全区间”的上限角度为100.42±1.34°，下限角度为86.043±1.49°，两者分别对应的约束力大小为7.29N、8.20N，即约784.7克力、836.7克力（按按G=9.8N/KG换算），既保证了有效固定，又克服了精确刻度显示盘的弊端。　　二、夹板约束力传感器的应用　　1、临床模拟试验：受试者平均每天自行调整夹板约4.11次、需他人协助调整0.4次；卸掉传感器及夹板后经测试，传感器各功能指标皆正常；固定带的反折式自粘扣松动次数为0。　　2、临床应用观察：对入选的8例患者进行手法整复结合本研究方案固定治疗。　　(1)治疗前及第3、7、15天VAS疼痛评分分别为：67.38±1.77分、46.13±1.89分、36.50±4.72分、19.50±2.51分，治疗前至治疗后第3天时间段疼痛缓解较快，从第3天到第7天时间段疼痛缓解速度减缓，而至第15天时缓解较为显著，说明治疗后半个月时疼痛程度得到明显缓解；治疗前、治疗后第1、3、7、15天时患肢肿胀度分别为19.13±3.04mm、23.00±2.14mm、22.75±1.67mm、19.00±1.93mm、15.00±0.76mm，到第1天时肿胀程度加重，在治疗后第1至第3天时段肿胀有所加重，在治疗后第3天至第15天时段肿胀逐渐缓解，且缓解变化较为为显著。　　(2)复位固定后15天内患者的夹板调整次数分别为：每天自行调整夹板9.17±0.54次，每天他人协助调整1.73±0.26次。患者患肢末梢血液循环均正常，且均无复位丢失。　　(3)患者在治疗后的第30，45，60天，腕关节功能评定：第30天优1例、良1例、可5例、差1例，第45天优2例、良5例、可1例、差0例，第60天优5例、良2例、可1例、差0例。　　(4)治疗后的第30天、第45天、第60天骨折恢复疗效评定：第30天，骨折基本已经好转（治愈1例、好转6例），到第45天，8例病例中治愈2例、好转5例，到第60天时患者基本得到治愈（治愈7例、好转1例）。　　结论：　　1、传感器塑质部分采用3D打印技术、新材质研制，显示盘底托（弧形优化）、指针等各元件优化后，各元件的精度及传感器整体的灵敏度、便携性、实用性得到提高，适用范围得到扩大；　　2、显示盘“绿色安全区间”克服了原显示盘精确刻度的弊端。指针与显示盘颜色的优化，提高了读值效率及其准确性。优化后利于患者正确的进行调控；　　3、传感器的反折式自粘扣棉布固定带的设计实现了患者“健手”自行对夹板固定带的调整，且透气性好、粘弹性适中，实用性强；　　4、临床模拟实验，结果显示传感器基本可满足患者自行及时对夹板的调控，符合夹板固定系统需不断调整以保持有效固定的要求，校验结果及自粘扣松动次数表明本夹板约束力传感器性能稳定、实用性强、且安全可靠。　　5、临床应用观察，治疗后第15天患者肿痛症状得到明显缓解，治疗后患肢末梢血液循环正常，且无复位丢失，自行对夹板的调整可满足对夹板松紧度的调控，且反折式自粘扣固定带无松动，患者的腕关节功能得到逐步地恢复，骨折恢复疗效较佳。　　总结：夹板约束力传感器具有简洁、便携、安全、实用等优点，夹板固定系统为粘弹性固定系统，通过本传感器实现了对其约束力实时且有效的监控，进而作出有效调整，基本避免了固定失效，预期可减少复位丢失的发生率。