王家林等设计了具有导向固定作用，并能主动记忆加 压于骨断端的尺骨鹰嘴导向记忆固定器。张春才等设计 的肱骨髁上解剖型记忆接骨器，用于治疗肱骨髁上骨折、 骨不连。 2.4 腕关节
2010 年 04 月 第7卷 第2期
生物骨科材料与临床研究 ORTHOPAEDIC BIOMECHANICS MATERIALS AND CLINICAL STUDY
记忆合金独特的属性早在上世纪 30 年代就已经为人 所熟知，但直到上世纪 60 年代，记忆合金才有技术上的应 用。20 世纪 70 年代以来，国内外对镍钛记忆合金的基础 和临床应用做了大量研究，取得了重大进展。1981 年 9 月，NiTi-SMA 的第一种骨科内固定器材——加压骑缝钉 应用于治疗髌骨骨折。此后，一系列由 NiTi-SMA 制成的 内固定物应用于骨科临床的各个领域。 1 四肢骨折内固定 1.1 NiTi-SMA 加压骑缝钉
戴克戎等设计 NiTi-SMA 锯齿臂环抱内固定器，动物 实验与体外力学试验证实，它有良好的抗弯与抗扭作用， 应力遮挡效应明显低于接骨板，临床应用于股骨、肱骨、桡 骨、尺骨骨折治疗，效果满意。
NiTi-SMA 锯齿臂环抱内固定器，可用于全身各部位 的长骨状骨折 。 [3-6] 环抱内固定器主要有圆柱型和圆锥型 两种。圆柱型用来固定长管状骨中段骨折，圆锥型则用来 固定长管状骨的远或近端骨折。环抱器的臂上有锯齿，环 抱器的体和臂组成了一个 2/3 的圆周，臂超过半圆的部分 更加内弯来增加与不规则的骨横截面之间的接触。使用 时将环抱器置于 4℃以下的冰水中，将每对臂向外拉开,置 于复位后的骨折处，加温到 37℃左右，臂的形状自动恢复 而紧紧环抱在骨折的远近段，产生固定作用 。环 [7-9] 抱器对 骨的血供破坏较小，比髓内钉具有更好的抗扭转性能，而 且在提供与不锈钢板几乎同等程度的抗弯和抗扭强度时， 应力遮挡效应比不锈钢板小得多。这些特点使形状记忆 合金环抱器能更好地促进骨折愈合，减少骨折愈合后骨质 疏松的产生。 1.3 NiTi-SMA 套合式交锁髓内钉
戴克戎等采用丝材设计的 NiTi-SMA 骑缝钉，设计简 单，几乎能满足所有关节内骨折的治疗要求。该钉呈 U 字 形，有一个波浪形的压缩部和两条直的腿，腿和压缩部夹 角为 70 度。在植入患者体内前，把它放在 4℃冷水里，可 将波浪形的压缩部拉直，夹角扩大成 90 度。把它的两条 腿分别放在骨折线的两侧并加热后，它能对骨折处产生持 续的压缩力。该骑缝钉可用于治疗髌骨、踝部、尺骨鹰嘴 和肱骨小头等关节部位骨折[2]。
全髋人工关节置换术已相当普及，可能因骨质或股骨 的人工假体柄下与骨干的应力关系，导致柄下骨折。此类 骨折，治疗难度大，骨不连的发生率较高。徐卫东等为之 设计的柄下骨折记忆加压接骨器为解决这一难题提供了 一种行之有效的方法，它轴向持骨、纵向断端加压、夹板植 骨，提高了断端的稳定性。 1.7 NiTi-SMA 箍环
NiTi-SMA 扩张夹由两个斜臂和一个水平臂软、 合拢，便于植入，37℃自动恢复张开状态，利用这种回复力 固定移植物。水平臂防止扩张夹滑入椎管。 3.3 NiTi-SMA 节段内固定器
腰椎峡部裂单节段内固定适用于单纯峡部裂或腰椎 轻度滑脱，无合并椎间盘退变等致痛因素的患者。尽可能 少地融合脊柱节段不但保留了脊柱的活动度，同时还避免 了因多节段固定对脊柱造成的力学及生理、生化等方面的 不利影响。目前临床上常用的节段内固定方法有：横突棘 突钢丝捆绑法、钩螺钉固定法等，但各有其不足之处。杨 建成等 [22] 自行研制了记忆合金节段内固定器治疗腰椎峡 部裂。该固定器呈弓形，两端钩回，形成上下两钩，其下钩
NiTi-SMA 鹰嘴引导记忆固定器，可用于尺骨鹰嘴骨 折。该固定器由髓内引导锁针、基部解剖圆弧和压缩固定 臂三部分组成。固定器放入冰水中变形后置入骨折处，体 温下固定器趋于回复到原来形状，对鹰嘴骨折处产生持续 的压缩力。基部解剖圆弧的弧度设计成比鹰嘴稍微小一 点，可带来坚固的固定，从而防止普通张力带固定时钢针 退出的并发症。 1.5 NiTi-SMA 聚髌器
2010 年 04 月 第7卷 第2期
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生物骨科材料与临床研究 ORTHOPAEDIC BIOMECHANICS MATERIALS AND CLINICAL STUDY
综述与讲座
镍钛形状记忆合金材料在骨科应用的研究进展
王勇平 1 陈根元 2 刘小荣 3
自 1963 年 Buehler[1]报道了镍钛合金(nitinol)具有形状 记忆效应，此后对其本质和应用研究日趋深入。国内外对 镍钛形状记忆合金(nitinol shape memory alloy NiTi-SMA)的 基础和临床应用做了大量研究，结果表明：NiTi-SMA 在体 内长期植入可释放 Ni 离子，因美国、日本、西欧等国家，对 引进新的人体用材料有严格的法律规定，目前上述国家除 在口腔正畸普及应用 NiTi-SMA 外，大多还处于动物试验、 生化学测试阶段，研制的骨科器械也仅在尸体上或动物体 内进行实验。我国 NiTi-SMA 的基础研究和临床应用走在 世界前列，骨科领域已开发出各种内固定器械，实践表明， 疗效满意。本文对 NiTi-SMA 的基础研究进展及骨科器械 的临床应用作以综述。
NiTi-SMA 聚髌器由 2 个基部的髌骨爪，3 个顶部的髌 骨爪和一个连接腰部组成。在临床操作中，先将爪子在冰 水中打开，然后将聚髌器置于复位的骨折处，在体温下回 复原来形状，产生一个持续的压力 。 [11-13] 髌骨和聚髌器直 径的差异使得聚髌器在骨折愈合过程中能紧紧固定在骨 折处，可牢固地固定髌骨粉碎性骨折。 1.6 NiTi-SMA 柄下骨折记忆加压接骨器
桡骨远端涉及关节面的粉碎骨折、骨不连与各种畸 形，临床多见，处理困难。禹宝庆等设计的桡骨远端解剖 型记忆聚合器，为之探索了一条新的途径。
另外，有针对舟骨腰部骨折的内固定器 [17]、部分腕骨 融合的四角融合器[18]及三角融合器 。 [19] 3 脊柱外科 3.1 NiTi-SMA 人工颈椎椎间关节
戴克戎等设计 NiTi-SMA 股骨头杯，杯口收拢，不易因 旋转发生内翻与脱落。赵文宽等用 NiTi-SMA 螺丝钉治疗 股骨颈骨折，取得良好的疗效。另外，尚有无柄 NiTi-SMA 人工股骨假体研制。 2.2 膝关节
为治疗各类型髌骨骨折并试图取代部分和全部髌骨 切除术，张春才等设计了一种 NiTi-SMA 聚髌器(NT-PC)。 它具有 2 个髌底功能爪，3 个髌尖功能爪和一个连接爪的 腰部组成，NT-PC 在体温驱动下，能从 5 个方向产生回复 力，向心、主动、持续地把粉碎的髌骨聚合加压于解剖位直 至骨愈合。NT-PC 不但适用于各类型髌骨骨折，而且避免 部分与全部髌骨切除。 2.3 肘关节
股骨干粉碎骨折，髓内钉或交锁钉固定是临床上常用 的方法，然而如何将碎骨块解剖复位是临床常常遇到的问 题。以往临床常用钢丝捆扎，但稳定性较差；捆扎带较好， 但与皮质的接触过多，不利血运。张春才等设计的记忆箍 环，为碎骨块的解剖复位，一则提高了骨块复位的稳定性， 二则与骨面形成有利于血运的点位接触。临床上与髓内 针联合应用，取得了良好的效果。 1.8 NiTi-SMA 钉板系统
NiTi-SMA 人工颈椎椎间关节植入术适用于椎节稳定 又无需确实固定的颈椎病患者，不但可以减轻相邻节段负 荷, 避免或者延缓其退行性变，而且患者还可以获得一个 相对灵活的脊柱。 3.2 NiTi-SMA 扩张夹
颈椎前路减压及植骨融合术最主要的并发症是移植 物脱落和假关节形成，主要原因是移植物与相邻椎体之间 由于颈椎的屈伸活动产生剪力。因此，各种前路内固定装 置必须稳定,以减少颈椎屈、伸、旋转而带来融合节段的剪 切力。Mei 等 [21] 设计了 NiTi-SMA 扩张夹，植入骨移植物 中，依靠记忆合金的回复力, 使骨移植物与上下椎体紧密 接触，达到牢固的融合。
在此启迪下，张春才等采用板材设计了系列弓齿记忆 接骨器，在连臂的功能弧上，循规则与不规则骨的解剖形
作者单位 : 1 甘肃省肿瘤医院骨科，甘肃 兰州 730050；2 兰州大学第一 医院骨科，甘肃 兰州 730000；3 甘肃省第二人民医院检验科，甘肃 兰 州 730000
态，设有正弓与反弓，在臂端力点的接触面上，呈锯齿状， 将之稳定性从松质骨扩大到皮质骨。临床应用于骨盆骨 折、舟骨不连、踝关节融合等。继之所研制的弓形主动记 忆加压接骨器，进一步研制成功了天鹅型记忆系列接骨器 (SMC)。SMC 不但能将骨断端轴向地整体“记忆”于解剖 位，而且能产生非AO（Association for the study of internal Fixation ）性的动态性加压；它的全场应力分布，属非一次性 地、静态地作用于骨断端。 1.2 NiTi-SMA 锯齿臂环抱内固定器
颈椎病前路传统手术多采用颈椎前路减压并植骨融 合，此种方法的优势在于可以获得局部稳定性，但是操作 较复杂，易出现各种并发症，尤其会加速或引起相邻节段 颈椎的退行性变，为此赵定麟等 [20] 设计了 NiTi-SMA 人工 颈椎椎间关节，以取代传统的植骨融合术。
NiTi-SMA 人工颈椎椎间关节呈 型，使用时置于冰水 中当颈前路减压术完成后，将 形的弓臂压成扁平状，便 于通过椎体前方较为狭窄的开口进入椎间隙中央，在正常 体温的作用下迅速恢复原形。生物力学显示可完全支撑 头颈部重量，增加活动度。
宁锦龙等[15]应用“Y”型镍钛形状记忆合金接骨板治疗 股骨转子下骨折 12 例，均获得骨性愈合，优良率为 100%。 2 关节外科 2.1 髋关节 2.1.1 髋臼三维内固定系统
长期以来，髋臼骨折、尤其是粉碎性复杂性髋臼骨折， 一直是创伤骨科中的难题之一，髋臼解剖形态虽然复杂而 不规则，但其共同特点是大小的弧线相连相叠；皮质骨较 集中于线嵴部；松质骨充实，血运丰富。这些特点提示了： (1)非一种形态的固定物所能胜任；(2)只要稳定于解剖位， 骨愈合应快于管状骨干。张春才等 [16] 依髋臼的解剖特点 与镍钛合金特性，研制了髋臼三维记忆内固定系统，由前 柱臼 A、后柱臼 B、弓齿 C、粗隆 D 四组系列组成，前柱臼 由前柱弓、臂支、方区顶壁板组成，后柱臼由后柱弓、臼网、 方区后壁板组成，弓齿由正面弧、对称臂齿组成，转子由转 子导针和弧齿支组成。该系统用于各种髋臼骨折，由于此 三维内固定系统是遵循髋臼多变而不规则的解剖弧线设 计的，再加上记忆合金特有的记忆能力，所以可以使破碎 的髋臼聚合于解剖位, 并且能够对抗臀中肌等的外展力， 使骨折处于稳定的解剖位，利于骨折愈合。 2.1.2 其他