目的:(1)再发骨折是拆除外固定架后最严重的并发症,选择适宜的时机拆除外固定架至关重要,本文提出一种测量外固定架轴向分担比的方法评价新生骨痂刚度,从生物力学角度评估拆架的安全性。(2)前期研究中的方法安装要求高、耗时长、误差大,且不适于运动模式。本文介绍一种新装置,基于六轴并联结构,安装便捷,可实现空间六自由度力的测量,静态、动态模式均适用,且测得值更精准。(3)设计并搭建骨折康复载荷评价系统,该系统主要由骨骼载荷检测装置构成,具备空间六自由度载荷的准确和动态测量能力。通过静力映射分析并结合患者的影像数据,计算患者骨骼机械轴方向的装置承担载荷,使用机械轴载荷分担比指标评价骨折康复的效果。(4)实现载荷检测装置与多类环式外固定支架的兼容性,支持外固定任意时期与现有支架的便捷替换。(5)通过临床试验验证新装置的便捷性、实用性,为后期在临床上推广使用提供依据。方法:(1)详细介绍新装置的构型和工作原理,从机械力学方面说明新装置设计的科学性、有效性。通过对康复评价系统样机进行检测实验来验证康复评价系统的有效性。检测实验设为三部分,第一部分对每条测力支链的信号反馈值进行标定,检验支链测量轴向力的准确度;第二部分组装载荷检测装置并进行加载,检验装置测量空间力的准确度;第三部分模拟临床受力状态,验证系统的稳定性和可靠性。(2)收集2017年9月至2019年9月就诊于天津医院创伤骨科,应用环式外固定架治疗胫骨干骨折、胫骨平台骨折、骨延长病例15例,患者达到临床拆除外固定架标准后,采用新装置测量外固定架的轴向载荷分担比,测得值大于10%者继续佩戴外固定架,小于10%者予以拆除外固定架,术后随访记录有无再骨折的发生。结果:(1)各支链的非线性误差相对于满量程而言很小,其整体线性度较好,适用与载荷检测装置的组装应用。在固定环的两处不同位置施加竖直方向载荷并使用骨坐标系进行计算,计算的结果与外载荷的相对误差(排除零载荷情况)不超过4%。经检验,康复评价系统的主要性能参数为:测力分辨率0.08N,采集周期80ms,软件界面图形刷新率15fps,持续稳定工作时长不少于30min。康复评价系统的整体性能可支持临床应用。(2)所有的15名患者均采用新装置测量轴向载荷分担比,测得值介于3.2-12.4%之间,平均值约为6.69%,有2例患者大于10%,分别为12.4%和10.8%,这两例患者未予以拆架。15名患者均为环式外固定架,Taylor架10个,Ilizarov架5个。测试的患者中胫骨干骨折10例,胫骨骨延长2例,胫骨平台骨折3例。测量值小于10%的13例中除了9号患者外均安全拆除外固定架(9号病例测得值为9.1%,在安全范围的上限,考虑该例为关节周围骨折,建议继续佩戴外固定架1个月),术后均随访达3月以上,并未发生再发骨折。(3)新装置安装时间能控制在30分钟以内,解除了轴向垂直安装的约束,降低临床操作难度,并可在运动状态下测量轴向应力的变化,力的分析计算更加精准。结论:新装置构型科学、安装简单、操作便捷,轴向载荷分担比的测量更加精准,能够很好地评价新生骨骼的生物力学性能,可用于评估拆除环式外固定架的安全性,值得在临床工作中大力推广使用。