最近我們檢卓測(cè)試收到一個(gè)客戶咨詢金屬接骨螺釘力學(xué)測(cè)試，隨后我們了解到一些關(guān)于金屬接骨螺釘?shù)男畔ⅲ诋?dāng)今醫(yī)療技術(shù)日新月異的時(shí)代，金屬接骨螺釘作為外科手術(shù)中不可或缺的植入物，其力學(xué)

性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到患者的康復(fù)效果與手術(shù)成功率。本文旨在全面探討金屬接骨螺釘?shù)牧W(xué)性能測(cè)試，通過(guò)詳細(xì)的測(cè)試方法與評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，為臨床提供更安全、更有效的治療選擇。

一、測(cè)試背景與目的

金屬接骨螺釘主要用于骨折的固定與修復(fù)，確保骨骼在愈合過(guò)程中保持穩(wěn)定。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，必須確保螺釘在承受生理負(fù)荷時(shí)的可靠性，同時(shí)考慮到臨床醫(yī)生在手術(shù)中旋入和旋出螺釘時(shí)的

操作便利性。因此，對(duì)金屬接骨螺釘進(jìn)行全面的力學(xué)性能測(cè)試顯得尤為重要。

二、測(cè)試原理與方法

金屬接骨螺釘?shù)牧W(xué)性能測(cè)試主要包括最大扭矩和斷裂扭轉(zhuǎn)角、軸向拔出性能、旋入扭矩和旋出扭矩性能，以及自攻性能的評(píng)估。

1.最大扭矩和斷裂扭轉(zhuǎn)角：該測(cè)試用于測(cè)量螺釘在承受扭矩直至斷裂時(shí)的力學(xué)參數(shù)，評(píng)估其抗扭轉(zhuǎn)能力。

2.軸向拔出性能：該測(cè)試通過(guò)測(cè)量螺釘在材料中的固定強(qiáng)度，評(píng)估其抗拔出能力。

3.旋入扭矩和旋出扭矩性能：旋入扭矩測(cè)試關(guān)注螺釘旋入過(guò)程中的力矩需求，而旋出扭矩測(cè)試則評(píng)估螺釘在旋出時(shí)的扭矩特性。

4.自攻性能：該測(cè)試模擬螺釘穿透材料的能力，評(píng)估其在手術(shù)中的穿透效果。

測(cè)試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)包括ASTM F543、ASTM F1839、YY/T 1504-2016、YY/T 1505-2016、YY/T 1506-2016等。

三、測(cè)試儀器與條件

1.扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)：用于測(cè)量螺釘?shù)呐ぞ睾团まD(zhuǎn)角度。

2.定制工裝：用于固定螺釘和試驗(yàn)塊，確保測(cè)試過(guò)程的準(zhǔn)確性。

3.試驗(yàn)條件：

- 樣品名稱：金屬接骨螺釘

   - 試驗(yàn)溫度：室溫

   - 檢測(cè)內(nèi)容：驅(qū)動(dòng)扭矩、自攻性能、扭轉(zhuǎn)性能、拔出力、插入力、旋入扭矩

在均勻試驗(yàn)塊上預(yù)鉆導(dǎo)向孔，施加2N/s的恒定軸向力。以30r/min的速度驅(qū)動(dòng)螺釘，監(jiān)測(cè)扭矩和軸向位移。一旦扭矩和軸向位移顯著增加，即視為螺釘開(kāi)始自攻。維持自攻開(kāi)始時(shí)的軸向載荷力，完成

旋轉(zhuǎn)5周。記錄自攻開(kāi)始時(shí)獲得的最大軸向力，定義為自攻力。

四、測(cè)試過(guò)程與結(jié)果分析

自攻試驗(yàn)：

   - 軸向力加載速率為2N/s（±1N/s），轉(zhuǎn)動(dòng)速度設(shè)置為30r/min。

   - 將螺釘旋入聚氨酯泡沫塊，記錄自攻過(guò)程中的扭矩和軸向位移變化。

   - 結(jié)果顯示，只有當(dāng)軸向力增加到一定值后才能發(fā)生自攻。自攻發(fā)生時(shí)，螺釘切削圓柱聚氨酯泡沫塊，軸向位移發(fā)生突變，同時(shí)旋動(dòng)扭矩隨旋入深度的增大而增大。

2.軸向拔出試驗(yàn)：

   - 將螺釘旋入聚氨酯泡沫塊后，進(jìn)行軸向拔出試驗(yàn)，直到泡沫塊失效或螺釘螺紋失效。

   - 結(jié)果顯示，由于鈦合金材料屈服極限大于聚氨酯泡沫塊的屈服極限，一般都是聚氨酯泡沫塊發(fā)生失效破壞。

3.旋入扭矩和旋出扭矩試驗(yàn)：

   - 使用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)以3r/min的速度施加扭矩于螺釘頭部，記錄最初4圈的最大扭矩為旋入扭矩，反向旋轉(zhuǎn)4圈記錄最大扭矩為旋出扭矩。

   - 結(jié)果顯示，旋入扭矩和旋出扭矩均在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

4.數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析：

   - 對(duì)各型號(hào)螺釘?shù)淖怨チΑ⒆怨チ睾洼S向拔出力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

   - 將理論計(jì)算的數(shù)據(jù)與試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證模型的有效性。

五、討論與結(jié)論

1.自攻性能：

   - 自攻力、自攻力矩與螺釘?shù)闹睆健⒙菥唷⒙菪堑葏?shù)密切相關(guān)。

   - 在自攻力、自攻力矩可接受的范圍內(nèi)，越粗的螺釘自攻力矩越大，但所需的自攻力也相應(yīng)增加。

2.軸向拔出性能：

   - 軸向拔出力與螺釘?shù)穆菁y形狀、材料強(qiáng)度等因素密切相關(guān)。

   - 鈦合金螺釘因具有較高的屈服極限，在拔出試驗(yàn)中表現(xiàn)出較好的抗拔出能力。

3.旋入扭矩與旋出扭矩：

   - 旋入扭矩和旋出扭矩的大小直接影響臨床醫(yī)生在手術(shù)中的操作便利性。

   - 通過(guò)優(yōu)化螺釘?shù)穆菁y設(shè)計(jì)和材料選擇，可以降低旋入扭矩和旋出扭矩，提高手術(shù)效率。

4.結(jié)論：

   - 通過(guò)本次力學(xué)性能測(cè)試，驗(yàn)證了金屬接骨螺釘在承受生理負(fù)荷時(shí)的可靠性和操作便利性。

   - 測(cè)試結(jié)果符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和臨床需求，為臨床提供更安全、更有效的治療選擇。

六、建議與展望

優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)：

   - 根據(jù)測(cè)試結(jié)果，進(jìn)一步優(yōu)化螺釘?shù)穆菁y設(shè)計(jì)、材料選擇和尺寸參數(shù)，提高其力學(xué)性能和操作便利性。

2.加強(qiáng)質(zhì)量控制：

   - 加強(qiáng)對(duì)原材料和生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制，確保每批螺釘?shù)牧W(xué)性能符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

3.開(kāi)展長(zhǎng)期研究：

   - 開(kāi)展長(zhǎng)期的臨床跟蹤研究，評(píng)估螺釘在體內(nèi)的穩(wěn)定性和耐久性，為產(chǎn)品改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)。

七、總結(jié)

金屬接骨螺釘?shù)牧W(xué)性能測(cè)試是確保其臨床應(yīng)用穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵。本文詳細(xì)介紹了測(cè)試原理、方法、儀器與條件，以及測(cè)試過(guò)程和結(jié)果分析。通過(guò)本次測(cè)試，驗(yàn)證了金屬接骨螺釘?shù)目煽啃院?/p>

操作便利性，為臨床提供更安全、更有效的治療選擇。未來(lái)，我們將繼續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，加強(qiáng)質(zhì)量控制，開(kāi)展長(zhǎng)期研究，為患者帶來(lái)更好的治療效果。歡迎多多關(guān)注檢卓測(cè)試，不定時(shí)分享新的案例