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最近我們檢卓測試收到一個客戶咨詢金屬接骨螺釘力學測試，隨后我們了解到一些關于金屬接骨螺釘的信息，在當今醫療技術日新月異的時代，金屬接骨螺釘作為外科手術中不可或缺的植入物，其力學
性能的優劣直接關系到患者的康復效果與手術成功率。本文旨在全面探討金屬接骨螺釘的力學性能測試，通過詳細的測試方法與評估標準，為臨床提供更安全、更有效的治療選擇。
一、測試背景與目的
金屬接骨螺釘主要用于骨折的固定與修復，確保骨骼在愈合過程中保持穩定。在產品設計和開發過程中，必須確保螺釘在承受生理負荷時的可靠性，同時考慮到臨床醫生在手術中旋入和旋出螺釘時的
操作便利性。因此，對金屬接骨螺釘進行全面的力學性能測試顯得尤為重要。
二、測試原理與方法
金屬接骨螺釘的力學性能測試主要包括最大扭矩和斷裂扭轉角、軸向拔出性能、旋入扭矩和旋出扭矩性能，以及自攻性能的評估。
1.最大扭矩和斷裂扭轉角：該測試用于測量螺釘在承受扭矩直至斷裂時的力學參數，評估其抗扭轉能力。
2.軸向拔出性能：該測試通過測量螺釘在材料中的固定強度，評估其抗拔出能力。
3.旋入扭矩和旋出扭矩性能：旋入扭矩測試關注螺釘旋入過程中的力矩需求，而旋出扭矩測試則評估螺釘在旋出時的扭矩特性。
4.自攻性能：該測試模擬螺釘穿透材料的能力，評估其在手術中的穿透效果。
測試相關標準包括ASTM F543、ASTM F1839、YY/T 1504-2016、YY/T 1505-2016、YY/T 1506-2016等。
三、測試儀器與條件
1.扭轉試驗機：用于測量螺釘的扭矩和扭轉角度。
2.定制工裝：用于固定螺釘和試驗塊，確保測試過程的準確性。
3.試驗條件：
- 樣品名稱：金屬接骨螺釘
- 試驗溫度：室溫
- 檢測內容：驅動扭矩、自攻性能、扭轉性能、拔出力、插入力、旋入扭矩
在均勻試驗塊上預鉆導向孔，施加2N/s的恒定軸向力。以30r/min的速度驅動螺釘，監測扭矩和軸向位移。一旦扭矩和軸向位移顯著增加，即視為螺釘開始自攻。維持自攻開始時的軸向載荷力，完成
旋轉5周。記錄自攻開始時獲得的最大軸向力，定義為自攻力。
四、測試過程與結果分析
自攻試驗：
- 軸向力加載速率為2N/s（±1N/s），轉動速度設置為30r/min。
- 將螺釘旋入聚氨酯泡沫塊，記錄自攻過程中的扭矩和軸向位移變化。
- 結果顯示，只有當軸向力增加到一定值后才能發生自攻。自攻發生時，螺釘切削圓柱聚氨酯泡沫塊，軸向位移發生突變，同時旋動扭矩隨旋入深度的增大而增大。
2.軸向拔出試驗：
- 將螺釘旋入聚氨酯泡沫塊后，進行軸向拔出試驗，直到泡沫塊失效或螺釘螺紋失效。
- 結果顯示，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生失效破壞。
3.旋入扭矩和旋出扭矩試驗：
- 使用扭轉試驗機以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4圈記錄最大扭矩為旋出扭矩。
- 結果顯示，旋入扭矩和旋出扭矩均在一定范圍內波動，符合產品標準。
4.數據統計分析：
- 對各型號螺釘的自攻力、自攻力矩和軸向拔出力進行統計分析，計算均值和標準差。
- 將理論計算的數據與試驗測得的數據進行對比分析，驗證模型的有效性。
五、討論與結論
1.自攻性能：
- 自攻力、自攻力矩與螺釘的直徑、螺距、螺旋角等參數密切相關。
- 在自攻力、自攻力矩可接受的范圍內，越粗的螺釘自攻力矩越大，但所需的自攻力也相應增加。
2.軸向拔出性能：
- 軸向拔出力與螺釘的螺紋形狀、材料強度等因素密切相關。
- 鈦合金螺釘因具有較高的屈服極限，在拔出試驗中表現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生在手術中的操作便利性。
- 通過優化螺釘的螺紋設計和材料選擇，可以降低旋入扭矩和旋出扭矩，提高手術效率。
4.結論：
- 通過本次力學性能測試，驗證了金屬接骨螺釘在承受生理負荷時的可靠性和操作便利性。
- 測試結果符合產品標準和臨床需求，為臨床提供更安全、更有效的治療選擇。
六、建議與展望
優化產品設計：
- 根據測試結果，進一步優化螺釘的螺紋設計、材料選擇和尺寸參數，提高其力學性能和操作便利性。
2.加強質量控制：
- 加強對原材料和生產過程的質量控制，確保每批螺釘的力學性能符合產品標準。
3.開展長期研究：
- 開展長期的臨床跟蹤研究，評估螺釘在體內的穩定性和耐久性，為產品改進提供科學依據。
七、總結
金屬接骨螺釘的力學性能測試是確保其臨床應用穩定性和安全性的關鍵。本文詳細介紹了測試原理、方法、儀器與條件，以及測試過程和結果分析。通過本次測試，驗證了金屬接骨螺釘的可靠性和
操作便利性，為臨床提供更安全、更有效的治療選擇。未來，我們將繼續優化產品設計，加強質量控制，開展長期研究，為患者帶來更好的治療效果。歡迎多多關注檢卓測試，不定時分享新的案例
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