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研究背景：目前骨折治疗方法有钢板-螺钉系统,张力带固定,髓内钉固定,石膏/夹板固定等等,这些固定方式已成为世界范围内的公认主流固定方式,但它们在大规模紧急救治领域仍具有一定的局限性,如：使用繁琐,对手术环境和条件要求较高；固定复位欠佳、活动受限；石膏/夹板固定不便观察和处理肢体表面；般的固定方法并不能很好地适用于战场、自然灾害等紧急情况批量伤员的一线快速救治……那么,近关节部位干骺端骨折如何有效处理?战场、自然灾害时大批量伤员骨折紧急救治如何达到高效?研制一套快速、批量、简便、微创的新型内固定系统,选择最优化的内固定钉材料,已成为亟待解决的课题。目的：设计制作适用于干骺端及关节部位骨折的新型医用射钉型骨折内固定系统,包括射钉枪及内固定钉,评价其安全性及骨折固定的有效性。研究新型镁合金金属材料的体内降解,探索其用于可吸收型内固定钉的可行性。方法：1.射钉枪的设计和制作：在早期手动射钉枪(已授权专利200820079268.9)的基础上进行改进,设计并制作出电动和气动型射钉枪,并已申请发明及新型实用专利五项。2.内固定钉及该系统固定骨折的体外生物力学：首先测试固定钉的抗拔出强度,将固定钉分为钉脚倒刺组和光滑组,分别用射钉枪射入猪股骨远端干骺端,将标本固定于MTS858力学机上进行固定钉抗拔出实验；该系统的固定骨折的稳定性实验我们选择猪股骨远端干骺端做横断骨折模型,利用射钉枪将镁合金材料和钛合金材料的门型钉分别以与骨折线成45°、90°的角度射入骨内,环绕骨折线共固定6枚固定钉,固定于MTS858生物力学机上进行骨折固定的抗拉伸强度和抗扭转强度。3.新型镁合金材料的体内植入：在兔子股骨髁内植入表面微弧氧化处理的AZ31镁合金棒材和PLGA棒材,在1周、4周、12周、24周、36周和48周6个时间点,用失重法比较两种材料的降解情况,并利用Micro-CT扫描图像和数值数据深入研究镁合金的降解和材料周围新骨生成情况。结果：体外力学测试结果显示,内固定钉倒刺组最大拔出力度为(307.474±17.396)N,而光滑组为(136.139±11.862)N,两组有明显的统计学差异(P<0.01)。同一材料(镁合金或钛合金)的门型钉成不同的角度(45°和90°)固定骨折时,镁合金门型钉45°固定的抗拉伸强度为(319.319±37.445)N,90°固定则为(346.372±38.434)N,两者无明显差异；钛合金门型钉45°固定的抗拉伸强度为(353.676±27.210)N,90°固定则为(363.329±21.894)N,两者无明显差异；成相同的角度射入的钛合金和镁合金门型钉固定骨折,90°固定的钛合金与镁合金抗拉伸强度分别为(363.329±21.894)N和(346.372±38.434)N,无统计学差异；45°固定的钛合金与镁合金抗拉伸强度分别为(353.676±27.210)N和(319.319±37.445)N,也无统计学差异。在抗扭转方面,同一材料的门型钉在固定时与骨折线成不同的角度,即45°和90°固定骨折端时,45°组的标本在扭转10°时所需要的扭转力明显大于90°组,此扭转力钛合金组分别为(364.383±21.567)N和(278.729±29.399)N(P<0.05),镁合金组分别为(279.319±49.464)N和(186.372±31.926)N(P<0.05)；固定时与骨折线成相同角度(45°或90°)的不同材料的固定钉,即镁合金和钛合金固定骨折端时,钛合金材料的标本在扭转10°时所需要的扭转力明显大于镁合金材料的标本,此扭转力45°固定组分别为(364.383±21.567)N和(279.319±49.464)N(P<0.05),90°固定组分别为(278.729±29.399)N和(186.372±31.926)N(P<0.05)。体内动物实验结果显示,早期镁合金和PLGA降解速度较慢,且无统计学差异,然后两者均加速降解,而镁合金随后又减慢,直至实验末尾第48周时仍有残留；Micro-CT结果显示,实验早期镁合金材料降解速度较为缓慢、平稳,前4周降解量十分微小,体积分数保持在99.5%以上,而在第12周至24周阶段,镁合金降解加快,体积分数降至91.0%,直至48周时间点,镁合金的降解活动仍在进行；骨生成方面,在24周以前,骨生成活动较为稳定,而在24周至36周,新骨生成的速度加快,骨体积分数从16.68%升至26.55%,而且在新生骨的生成中,骨量和骨密度都持续增加。Micro-CT图像和生成的数值数据清晰明显地展示出实验中AZ31镁合金的降解和周围新骨的逐步形成情况。结论：内固定钉表面有倒刺会大大增加固定的牢固性,抗拉伸强度和内固定钉的材料与射入的角度并无明显的相关性,固定钉与骨折线成45°角的标本抗扭转强度高于90°组,而成相同角度的固定中钛合金材料的抗扭转强度又高于镁合金。PLGA在体内较镁合金更早地发生降解,且后者在体内经历缓慢、加速、再减速的持续降解过程,Micro-CT的图像显示出镁合金棒材体积随着时间的推移而逐步减少,同时,新生骨的骨量、骨矿物含量、骨矿物密度、骨体积分数、骨小梁厚度和数目等指标呈上升趋势,尤其是在12周至24周更加明显。然而,我们认为AZ31镁合金在金属与骨之间产生新生“骨桥”方面有待进一步探索和考究。Micro-CT的方法在探索可吸收金属材料降解及周围骨生成的过程中,充分展示出其特有的无创、活体检测、定量、精确的优势。