隨著現代醫療技術的發展，金屬接骨螺釘已成為四肢骨折內固定治療中重要的一部分。這些螺釘的設計必須兼顧生物相容性、機械穩定性以及手術操作的便捷性。為了滿足這些要求，對金屬接骨螺釘的力學性能進行深入研究和嚴格測試變得尤為重要。本文將重點討論金屬接骨螺釘的力學性能測試，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。
在產品設計和開發過程中，我們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。通過對金屬接骨螺釘力學性能的全面評估，我們可以更好地理解其在實際應用中的性能表現，從而為臨床提供更安全、更有效的治療選擇。
本文科準測控小編將詳細介紹測試方法、評估標準以及如何根據測試結果優化產品設計，以滿足臨床需求和提高患者治療效果。
一、測試原理
金屬接骨螺釘的力學性能測試原理是確保其在臨床應用中的穩定性和安全性的關鍵。驅動扭矩測試評估螺釘旋入和旋出時的扭矩特性，自攻性能測試模擬螺釘穿透材料的能力，扭轉性能測試測量螺釘在承受扭矩直至斷裂時的力學參數，拔出力測試確定螺釘在材料中的固定強度，而旋入扭矩測試則關注螺釘旋入過程中的力矩需求。這些測試共同確保了螺釘在手術中的可靠性和操作的便捷性，為臨床提供高質量的治療選擇。
二、測試相關標準
ASTM F543
ASTM F1839
YY_T1504-2016
YY_T1505-2016
YY_T1506-2016
YY/T 1505-2016《外科植入物金屬接骨螺釘自攻性能試驗方法》
YY/T 1504-2016《外科植入物金接骨螺釘軸向拔出力試驗方法》
YY T 0662-2008 外科植入物 不對稱螺紋和球形下表面的金屬接骨螺釘機械性能要求和試驗方法
三、測試儀器
1、扭轉試驗機
2、定制工裝
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
四、測試流程
步驟一、自攻力測試
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。
步驟二、聚氨酯試驗塊準備
使用尺寸為35 mm x 40mm x 180 mm的試驗塊，預置9個導向孔，孔間距為18mm（至少為螺釘直徑的5倍）。
步驟三、金屬接骨螺釘扭矩測試
選擇合適的鉆頭和電動驅動扭矩扳手。
以恒速1-5r/m從樣品頭部施加扭轉力，將樣品旋入測試臺。
記錄前四個樣品的最大可讀值作為插入扭矩。
反方向旋轉螺釘，測量移除扭矩。
步驟四、軸向抗拉強度測試
根據附錄A2方法將螺釘插入標準物質中。
以勻速3轉/分的速度插入螺釘，深度為20mm或螺紋長度的60%。
步驟五、自攻自鉆金屬接骨螺釘自攻性能測試
將螺絲起子插入中軸，確保試驗孔和起子對齊。
預先安裝螺釘樣品在起子上，通過中軸插入試驗孔。
調節中軸軸位移獲得最大1.0N壓力。
以30r/min的速度驅動樣品，軸壓力以2.0N/S遞增。
增加軸向壓力直至扭矩和軸位移顯著增加。
步驟六、軸向拔出力測試
根據YY/T 1506標準旋入螺釘至標準材料中，速率為3r/min，深度為20mm或螺紋長度的60%。
固定試驗塊及夾具于加載結構，螺釘頭部置于加載裝置槽中。
以5mm/min的速度施加拉力直至螺釘失效或拔出。
步驟七、旋動扭矩測試
使用配套工具將樣品旋入試驗塊。
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。
旋入和旋出過程中施加不大于11.17N的軸向載荷。
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