一例金属接骨螺钉断裂原因分析

李涛



一例金属接骨螺钉断裂原因分析

李涛

【摘要】目的 研究探讨一例金属接骨螺钉断裂原因，为今后金属接骨螺钉的实际应用提供参考。方法 回顾性分析本院收治的1例外科手术治疗骨折并行金属接骨板固定患者，患者术后1月出现金属接骨螺钉断裂失效情况，对此采取现代试验检测技术进行宏观观察、金属化学成分检测、硬度试验、显微组织观察及表面质量检测进行分析。结果螺钉断裂主因是由材质表面存在的裂纹，造成螺距根部应力集中爆发，使之出现较作用力后扩展表面裂纹，造成受力不均断裂。结论 金属接骨螺钉断裂主因材质本身存在的不连续裂纹，在钢板连接接骨固定后，循环作用力因素影响，不断加剧裂纹扩张，造成金属螺纹钉发生疲劳性断裂。笔者结合光学金相显微镜技术及电子探针设备辅助对螺纹断口原因进行分析，明确螺钉断裂因素，为今后金属接骨螺钉的实际应用提供参考。

【关键词】金属接骨螺钉；断裂；原因分析

金属接骨螺钉作为临床中常见的外科植入物品，其主要作用在于帮助骨折患者后期手术治疗中连接金属接骨板固定与骨位，起到承接骨体受力效果，但是在日常生活中骨折患者安装金属接骨板固定帮助骨折愈合恢复期间，由于金属接骨板承受力相对复杂，易受到外作用力以及体内长期作用腐蚀等因素产生植入物断裂失效现象［1-2］。对此本文回顾性分析我院收治的外科手术治疗骨折并行金属接骨板固定患者资料，患者术后1月出现金属接骨螺钉断裂失效情况，采取现代试验检测技术进行宏观观察、金属化学成分检测、硬度试验、显微组织观察及表面质量检测进行分析。现将报告如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料

选取金属接骨螺钉断裂失效患者体内金属接骨螺钉9颗进行研究，其中主要包括未断裂接骨螺钉4 颗，已断裂螺钉5颗。

1.2 检测方法

1.2.1 宏观形貌检测 通过对9颗金属接骨螺钉宏观形貌观察发现，5颗已断裂螺钉均为一字头浅螺纹型螺钉，其中4颗断裂在螺钉根部，1颗断裂在螺纹杆中段位置，全部断裂可呈现平整未变形。

1.2.2 金属化学成分检测 通过对断裂螺纹钉材质检测，发现均属于00Cr18Ni14Mo3不锈钢材料，按照“钢铁及合金化学分析方法”GB/T 233行业标准进行化学检测，主要针对碳、硅、锰、磷、硫、氮、铬、钼、镍、铜、铁元素测定，依据“外科植入物用不锈钢”GB 4234-2003标准判断结果，其中Cr在 17.31%～18.81%，Ni在13.93%～15.01%，Mo在2.75%～2.88%，均符合《金属接骨螺钉》执行标准［3］。

1.2.3 硬度试验 将螺纹钉材料按照《金属材料 维氏硬度试验 第一部分：试验方法》进程硬度检测，执行标准符合GB/T 4340.1～2009，结合“骨接合植入物 金属接骨螺钉”进行判断［4］，结果表明金属接骨螺纹钉硬度（HV10）达到330以上，符合行业210标准，硬度合格。

1.2.4 显微组织观察 参考《金属显微组织检验方法》对钢中非金属夹杂物含量的测定，发现检材组织为奥氏体组织，平均晶粒度为4级［5］。

1.2.5 表面质量检测 参考《体视显微镜试验方法》对9颗金属接骨螺钉进行观测，检材表面呈光滑无锋棱，在均伴有不同程度表面连接缺陷，即细小裂纹。

2 断裂口分析

经检侧，断裂螺钉的化学成分、硬度、金相组织、非金属夹杂物、晶粒度均符合标准要求。结合螺纹根部细微裂纹分析发现，断口主要表现为疲劳性、贝壳花样弧形裂口，断裂带靠近与螺纹顶部，别个螺纹钉断裂处已拓展至内部，结合上述实验检测结果，螺钉断裂主因是由材质表面存在的裂纹，造成螺距根部应力集中爆发，使之出现较作用力后扩展表明裂纹，造成受力不均断裂。

3 讨论

通过本次研究分析得出，金属接骨螺钉断裂主因材质是本身存在的不连续裂纹，在钢板连接接骨固定后，循环作用力因素影响［6］，不断加剧裂纹扩张，造成金属螺纹钉发生疲劳性锻裂。当金属接骨螺纹钉置入体内固定，可受到患者自身体质重量及功能性运动受力问题，造成金属接骨伴所承受的应力非常复杂且多变性。因此，在外科钢板固定中后期有着较高的接骨螺钉断裂失效发生率［7］。通过结合光学金相显微镜技术及电子探针设备辅助对螺纹断口原因进行分析，明确螺钉断裂因素，为今后金属接骨螺钉的实际应用提供参考。

参考文献

［1］ 王玉集，刘晓伟，孙玉泉，等. 金属接骨螺钉断裂失效原因［J］.物理测试，2000（5）：39-40，22.

［2］ 孙芳荣，柴艳秋，孙刚，等. 一例金属接骨螺钉断裂原因分析［J］.电子质量，2015（1）：24-33.

［3］ 王玉集，刘晓伟，孙玉泉，等. 不锈钢直型加压接骨板断裂分析［J］. 理化检验（物理分册），2000，36（8）：362.

［4］ 龚桂仙，吴立新，张友登，等. 不锈钢接骨板和骨钉断裂失效分析［J］. 武汉工程职业技术学院学报，2010，22（3）：33-35.

［5］ 董双鹏. 四肢典型接骨板生物力学性能研究［D］. 上海：上海交通大学，2012：12.

［6］ 马金竹，董双鹏，张述，等. 从国家抽验中看“金属接骨板、金属接骨螺钉”存在的问题［J］. 中国医疗器械信息，2015，12（6）：19-22.

［7］ 董加坤. 接骨钢板断裂原因分析［J］. 热处理，2014，29（4）：62-64.

【中图分类号】R68

【文献标识码】A

【文章编号】1674-9308（2016）16-0027-02

doi：10.3969/j.issn.1674-9308.2016.16.016

作者单位：南华大学附属第三医院设备科，湖南 衡阳 421900

Analysis the Reason of 1 Case With Fracture Reason of Metal Bone Screw

LI Tao Department of Instrument Science， The Third Affliated Hospital of Nanhua University， Hengyang Hu'nan 421900， China

［Abstract］Objective To investigate a case of metal bone screw fracture，and provide a reference for the practical application of metal bone screw in the future. Methods A retrospective analysis of our hospital 1 cases of surgical treatment of fracture of parallel metal plate fixation patients，patients postoperative 1 month appear metal bone screw fracture failure. For this to take modern test technology of macro observation， metal chemical composition test， hardness test and microstructure observation organization and surface quality detection are analyzed. Results Screw fracture is mainly caused by the cracks on the surface of the material， which causes the stress concentration at the root of the pitch， which causes the crack to crack， which is caused by the uneven stress. Conclusion Metal bone screw fracture cause of material itself and the discontinuous crack， in the plate connection after osteosynthesis and circulating acting force factors，increasing the crack expansion， caused by metal screw nail occurred in fatigue exercise. Based on optical metallographic microscope and electron probe auxiliary equipment of screw fracture cause analysis and clear screw breakage factors， to provide a reference for the future practical application of metal bone screw.

［Key words］Metal bone screw， Fracture， Cause analysis