目的:通过生物力学测试,比较双空心套筒钢丝张力带与AO改良钢丝张力带固定髌骨骨折的生物力学性能,不断改进和完善双空心套筒的设计,为髌骨骨折的治疗提供新的选择。同时将新设计的髌骨骨折内固定克氏针导向器应用于临床,验证其对提高克氏针固定准确性及增强克氏针钢丝张力带固定效能的功效,探讨其促进髌骨骨折愈合,改善膝关节功能的作用。方法:本研究分为生物力学研究和临床研究。生物力学研究分为两部分:(1)截取无病变新鲜冰冻膝关节标本8个,将髌骨横行截断,建立髌骨横行骨折标准创伤模型,以三种直径钢丝、四种不同形状张力带固定方式固定。通过测试比较固定后骨折间的最大压力及屈伸活动前、后骨折间的位移,比较髌骨骨折多种张力带固定方式的生物力学特点。(2)截取8具新鲜冰冻尸体正常膝关节标本16个,按随机原则分两组,每组8例,左右膝各4例,同一标本的两个膝关节分别分入两组。将膝关节标本建立统一标准的髌骨骨折创伤模型,试验组以双空心套筒钢丝张力带固定,对照组以改良AO克氏针钢丝张力带固定,测试不同方式固定下骨折断端间压力、反复伸曲运动疲劳试验后骨折间位移程度及内固定损坏时内固定承受的最大负载。评估双空心套筒钢丝张力带固定髌骨骨折的生物力学性能。临床研究:自行设计研制新型髌骨骨折固定导向器,将其试用于临床。通过52例髌骨骨折病人的对照试验,试验组应用导向器,对照组不用。记录并分析比较两组手术时间,止血带使用时间,术中出血量,克氏针穿针次数,置针准确性(包括克氏针与髌骨纵轴的锐角角度,与髌骨冠状面中轴的锐角角度,克氏针过横轴时与分别与横轴线上两个3等分点的距离和,克氏针离关节面的最小距离与5mm的差值之和)。根据X线片判断骨折愈合时间,根据Bostman髌骨骨折疗效评分评价疗效。结果:生物力学研究表明:(1)不同直径钢丝固定后骨折间最大初始压力及疲劳试验后骨折间位移差异有统计学意义,直径1.2mm的钢丝固定后骨折间最大初始压力更大,直径1.0mm的钢丝固定疲劳试验后骨折间位移更小。同样不同张力带形状引起的差异也有统计学意义,双组平行钢丝张力带固定比单组钢丝张力带固定骨折间最大压力更大,位移更小。而单组单结张力带钢丝固定最大压力最小,位移最大。(2)双空心套筒钢丝张力带固定髌骨骨折与克氏针钢丝张力带比较,前者在屈膝90°和伸直位时骨折间压力及疲劳试验中骨折前缘和关节缘的分离移位均有统计学差异,套筒组优于克氏针组,但膝关节伸直位时骨折端前、后方向移位无统计学差异。临床研究显示:试验组和对照组在术中出血量差异没有统计意义;但在手术时间,止血带使用时间,穿针次数,置针准确性上有统计学差异,前者更优。髌骨骨折愈合时间,试验组优于对照组,髌骨骨折疗效Bostman临床评分,试验组优良率为92%,对照组为86%。结论:(1)AO改良克氏针钢丝张力带是固定髌骨横行骨折的有效方法,能满足骨折术后的早期功能锻炼。通过调整克氏针张力带固定形状及固定钢丝的直径能改变其固定髌骨骨折的生物力学表现。(2)双空心套筒钢丝张力带与改良AO克氏针钢丝固定髌骨骨折比较,前者更加符合滑动加压的张力带固定原理,具备更好的稳定性和抗疲劳性,有生物力学优势。(3)髌骨骨折克氏针导向器操作简单,能减少手术创伤,提高克氏针置针准确性,增强张力带滑动加压性能,充分发挥改良克氏针张力带固定髌骨骨折的优点,促进骨折愈合,提高髌骨骨折的手术疗效。