碳纤维/凯夫拉复合材料在高位胫骨截骨术中的生物力学与生物相容性研究：一种降低应力屏蔽效应的创新弹性骨板

为解决传统钛合金Tomofix骨板在高位胫骨截骨术(HTO)中因弹性模量不匹配导致的应力屏蔽效应问题，研究人员通过对比不同编织方式(平纹/斜纹/W纹/I纹)和厚度(2.0 mm、2.5 mm、3.0 mm)的碳纤维/凯夫拉复合材料骨板的力学性能，结合有限元分析(FEA)和细胞增殖实验，发现2.0 mm斜纹编织复合材料兼具44.5 GPa的弹性模量和优异生物相容性，为HTO弹性内固定提供了创新解决方案。

　　当前，T形钛合金Tomofix骨板是开放式楔形高位胫骨截骨术(Open-wedge HTO)中最常用的内固定材料。然而，硬质钛合金的弹性模量与人体皮质骨不匹配，会导致显著的"应力屏蔽效应"，同时HTO骨板对弹性存在特殊需求。

本研究通过弯曲、拉伸和压缩试验，系统评估了不同编织方式(平纹/斜纹/W纹/I纹)和厚度(2.0 mm、2.5 mm、3.0 mm)的碳纤维/凯夫拉复合材料的经典力学性能。采用有限元分析(FEA)对比了钛合金与三种厚度复合材料骨板固定后的生物力学表现，并通过细胞增殖实验和活/死染色分析考察其生物相容性。

结果显示，2.0 mm斜纹编织碳纤维/凯夫拉复合骨板展现出最佳的强度-韧性平衡，弹性模量达44.5 GPa。有限元模拟证实该材料能最有效降低应力屏蔽效应。此外，该材料表现出良好生物相容性且无溶血反应。

结论表明，2.0 mm斜纹编织碳纤维/凯夫拉弹性复合骨板不仅满足HTO对强度的要求，其弹性模量更贴近人体皮质骨，显著降低应力屏蔽效应，为HTO内固定提供了极具潜力的新型解决方案。