脊柱内固定系统前后向载荷检测

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脊柱内固定系统前后向载荷检测的重要性

脊柱内固定系统是脊柱外科手术中用于稳定脊柱结构、矫正畸形及促进骨愈合的重要医疗器械。其生物力学性能直接影响术后患者的康复效果和安全性。前后向载荷检测作为评估内固定系统稳定性的核心环节，能够模拟人体脊柱在日常生活或运动中所承受的矢状面（前屈/后伸方向）力学负荷，验证植入物及其配套器械的强度、抗疲劳性和长期可靠性。通过科学规范的检测，可有效避免因内固定系统失效导致的螺钉松动、断裂或椎体位移等临床风险，为产品设计优化和临床应用提供关键数据支撑。

检测项目

脊柱内固定系统前后向载荷检测主要包括以下项目：
1. 静态载荷测试：评价系统在大承载极限下的抗变形能力；
2. 动态疲劳测试：模拟长期循环载荷下的耐久性；
3. 抗扭转测试：验证系统在复杂受力环境下的稳定性；
4. 位移监测：记录螺钉-骨界面或植入物间的相对位移量；
5. 失效模式分析：明确系统在极端条件下的破坏机制。

检测仪器

检测过程中需使用高精度仪器设备：
- 万能材料试验机（如Instron、Zwick系列）用于施加轴向载荷；
- 动态疲劳试验机实现循环加载；
- 三维运动捕捉系统（如光学追踪仪）监测位移变化；
- 扭矩传感器及应变片用于局部应力分析；
- 数据采集系统实时记录载荷-位移曲线。

检测方法

检测流程需严格遵循以下步骤：
1. 样本制备：按手术规范将内固定系统植入模拟椎体（聚氨酯骨或尸体骨）；
2. 加载设置：根据解剖学数据设定前屈/后伸方向载荷（通常为±500N至±2000N）；
3. 加载速率控制：静态测试采用1-5mm/min速率，动态测试频率设为2-5Hz；
4. 数据采集：同步记录载荷、位移、应变及温度参数；
5. 失效判定：当系统出现不可逆形变或载荷骤降时终止测试。

检测标准

国内外主要参考标准包括：
- ASTM F1717：规定脊柱植入物在单柱结构下的静态和疲劳测试方法；
- ISO 12189：针对后路内固定系统的力学评估要求；
- GB/T 16886系列：中国医疗器械生物学评价标准；
- YY/T 0857：脊柱植入物专用测试指南。
检测合格标准通常要求：静态载荷下形变量≤2mm，动态测试需通过500万次循环无失效，且所有组件无裂纹或断裂。