長沙市長郡中學高1410班  吳坤堯 
        [摘要] [目的]研制一種組合式持骨鉗，在骨折手術中可以達到三維穩(wěn)定，簡化手術流程，減少手術時間 [方法] 將目前常用的持骨鉗進行改造，使兩把持骨鉗之間通過橫連桿形成組合式結構，同時將傳統(tǒng)的上、下分別把持維持穩(wěn)定轉換為單組三維把持維持穩(wěn)定[結果] 改造后的持骨鉗能夠形成有效穩(wěn)定骨折端，方便手術操作，簡化手術流程，減少手術時間[結論]新型組合式持骨鉗能夠形成三維穩(wěn)定，便于安放鋼板，簡化骨折手術流程，減少手術時間
       關鍵詞  組合式  持骨鉗 骨折 手術 三維穩(wěn)定
        骨科手術中，醫(yī)生需要借助持骨鉗將骨折的部位進行重新復位好以后再上鋼板進行固定。在復位時需要兩個或者兩個以上的醫(yī)生同時用持骨鉗夾持骨骼進行臨時復位，然后需要再松開持骨鉗來放置鋼板，再用持骨鉗把鋼板和骨骼夾在一起重新復位，然后行鉆孔、上螺釘等操作。這樣就增加了手術步驟和手術時間，有時需要反復操作，影響臨時固定質量和手術效果，且醫(yī)務人員易產生疲勞，增加了醫(yī)務人員勞動強度和體力消耗。在研究了國內通用骨科持骨鉗的構造后，對目前現有的持骨鉗進行改造，將多把持骨鉗之間利用橫向鎖定成為一體，達到三維穩(wěn)定結構，使之在骨折手術操作中能夠有效穩(wěn)定和把持骨折斷面，利于操作，簡化手術程序，同時減少醫(yī)務人員的數量和勞動強度�，F報告如下：
         1．目前常用持骨鉗介紹
        目前骨科常用的持骨鉗主要有兩種：一種就叫持骨鉗，特點是鉗臂比較粗，能夠用力加持，提拉骨骼進行復位，鉗臂上有帶螺紋的橫桿穿過，利用螺母進行固定，但是鉗嘴比較小，夾持骨骼后無法正常放置鋼板，需要松開后放置或者換成點狀復位鉗。另一種叫做點狀復位鉗，特點是鉗臂比較纖細，鉗臂之間采用卡扣式固定，卡扣比較容易崩開，不如橫桿固定穩(wěn)固，但是鉗嘴較大，鉗嘴之間容許鋼板穿過。（圖1,2）
       
       圖1 持骨鉗，鉗臂比較粗，鉗臂上有孔使橫桿穿過，閉合后的鉗嘴比較小，螺紋橫桿利用螺母固定。
        
         圖2.點狀復位鉗，比較纖細，鉗臂之間利用卡扣固定，鉗嘴比較大。
        這兩種持骨鉗都是單一的，一把需要一個人操作，而且只能達到一個方向的穩(wěn)定。
        2. 方法
        2.1 主要構件選擇
        2.1.1鉗體確定 在穩(wěn)定骨折斷端的情況下能夠快捷放置鋼板是非常重要的步驟，只有鋼板放好了主刀醫(yī)生才能進行接下來鉆孔、擰入螺釘的步驟，從而更快的完成手術�；�于這點考慮，選擇點狀復位鉗作為這次組合改進的主要構件。由于是組合式持骨鉗，所以先用兩把點狀復位鉗進行改造，準備在這兩把持骨鉗的前、后方向鉗臂上加上橫連結構。
        2.1.2 橫連桿設計 目前橫連桿有兩種設計方案：（1）卡扣式，優(yōu)點是結構簡單，在一側鉗臂上安裝一個方向卡，另外一側鉗臂上安裝一個帶有多個與方向卡反向的卡的橫臂，操作時將橫臂上的卡與方向卡扣合即可，操作起來便捷。缺點是在使用過程中卡扣容易崩開，而且使用次數較多后卡扣變形，導致橫臂上的反向卡與方向卡之間契合不緊密，而且鉗臂上新安裝的橫連桿是橫向固定的，在攜帶時占空間；（2）螺桿式，優(yōu)點是結構比較穩(wěn)定，通過內外兩個螺帽之間將橫桿與鉗臂擰緊。缺點是需要較粗的鉗臂，一側以便安放橫連桿固定螺母，另一側以便鉆孔使橫桿能夠穿過。
        2.2 組合式持骨鉗設計
        把持骨鉗兩個鉗臂上的螺紋橫連桿部分切割下來，直接焊接到點狀復位鉗的鉗臂上，這樣可以避開在纖細的點狀復位鉗鉗臂上鉆孔的難題，而且螺桿的連接點是活動的，這樣改造后也便于攜帶。（圖3,4）
       
      
        圖3. 點狀復位鉗兩側鉗臂上焊接螺紋橫桿和通道孔部件，兩把持骨鉗連接后形成立體結構。
        
        圖4 設計圖：1持骨鉗2鎖定桿3控制機構4鋼板通過孔11第一鉗臂12第二鉗臂21螺桿 22鎖定螺母。
        兩把點狀復位鉗通過安裝螺紋橫桿和通道孔以后，組合成了一種新型的具備三維穩(wěn)定的持骨鉗。同時，由于沒有改變點狀復位鉗的鉗嘴設計，方便鋼板放置。
        3. 結 果
        改進后的組合式持骨鉗，經骨科醫(yī)生使用后發(fā)現能夠顯著地簡化手術程序。在骨折復位時一人手術一把改進后的持骨鉗進行復位，讓后將兩把持骨鉗之間的橫連桿分別穿過對側持骨鉗鉗臂上的通過孔，擰緊螺母鎖緊后骨折端非常穩(wěn)固，無需扶持或者僅需術者對側助手一人輕輕扶住組合式持骨鉗即可，直接通過鉗嘴放置鋼板，鉆孔，擰入螺釘完成固定手術。（圖5）
       
        圖5. 改進后的組合式持骨鉗在骨科手術中的應用。
         4.討論
         本設計中，在充分應用機械原理[1]對原有持骨鉗結構進行改造，兩把點狀復位鉗的前、后鉗臂和安裝到兩把點狀復位鉗鉗臂上的橫連桿長度、直徑相等，前后鉗臂上使用反向安裝，正好利用了杠桿原理的F1· L1=F2·L2的杠桿平衡公式[2]。而且新的組合式持骨鉗結構，與骨骼最遠鉗臂的長度>鉗嘴的長度，因此所組成的結構可以讓人很輕松的完成維持穩(wěn)定，方便操作，節(jié)省醫(yī)務人員的體力，符合省力杠桿公式L1>L2,F1<F2。
        在結構與穩(wěn)定性原理[3]中，影響結構穩(wěn)定性的主要因素：重心位置，支撐面的大小和結構的形狀，增加底部的面積就可以增加穩(wěn)定性。本設計中最終形成的四邊形底面就是最大限度的增加了底部面積從而使骨折端維持了最大的穩(wěn)定性。
        該設計通過將多把持骨鉗之間利用橫向鎖定成為一體，達到三維穩(wěn)定結構，經臨床應用后，具備以下優(yōu)點：
       （1）克服了現有骨科持骨鉗不能實現三維穩(wěn)定的不足。
       （2）簡化了手術程序，醫(yī)生用該產品將骨折復位后即可可以維持骨折端穩(wěn)定，放置鋼板時在不需要松開持骨鉗的情況下輕松放置，減少了反復操作過程。
       （3）明顯提高了骨折手術的效率，減少醫(yī)務人員疲勞。
        該設計雖然看起來簡單，但卻是在生活中的細微觀察后進行思考，然后予以改造創(chuàng)新，設計思路簡潔新穎，制作工序簡便易行，效果切實可靠，針對性強，能夠很好的解決骨科臨床常見問題。相信取得專利授權后進行量產，能夠迅速、廣泛應用于骨科手術中。

        參考文獻：
        1、孫恒 等，《機械原理（第七版）》，高等教育出版社。
        2、張德智，張志偉，探討鋼結構的穩(wěn)定性，《中國建筑金屬結構》2013年05期。
        3、王惠倫等，框架結構穩(wěn)定性分析，《城市建設理論研究》，2013年21期。