使用扫描电子显微镜对断裂下颌骨重建板进行回收分析

摘要

该基于检索的方案结合了扫描电子显微镜、与简化参考骨折面的定性比较以及能量色散X射线光谱分析。下颌体区域骨折主要表现为颊舌向取向的特征，而下颌角区域骨折则呈现上下向取向，提示钢板失效的力学环境可能因解剖亚区的不同而存在差异。

摘要

下颌骨重建板在节段性下颌骨切除术后被广泛应用，但重建板断裂仍是一个重要的并发症。本研究提出了一种基于回收样本的方案，利用扫描电子显微镜（SEM）对钛制下颌骨重建板的断裂形态进行表征，并推断其特定部位的力学失效方向。我们假设，断裂表面的取向会因解剖位置的不同而有所差异，并且在不同加载方向下产生的参考断裂样本中表现出定性的相似性。研究共识别出7例发生重建板断裂的患者，共获得9个断裂部位。回收的重建板经清洁、固定后，通过扫描电子显微镜观察裂纹起始点、疲劳条纹、海滩状条纹以及最终断裂区。同时采用能量色散X射线光谱法（EDS）分析元素组成，以排除腐蚀相关的异常。另取两个未使用的重建板，在模拟的颊舌向和上下向载荷条件下人工致断，将其断裂表面特征与临床样本进行定性比较。结果显示，6个位于下颌骨体部的断裂部位主要表现为颊舌向取向的断裂特征，而3个位于下颌角区域的断裂部位则主要表现为上下向取向。体部断裂在形态学上与颊舌向参考断裂具有部分相似特征，而角部断裂则与上下向参考断裂更为相似。能量色散X射线光谱检测结果显示主要成分为钛和氧，未见明显异常沉积物或成分异常。这些结果提示，下颌骨重建板断裂时所处的力学环境可能因解剖亚区不同而存在差异。然而，由于参考实验每种加载条件仅使用一个样本，依赖手动且未定量的加载方式，且未包含循环疲劳测试，因此所观察到的相似性应视为定性结果，仅用于提出假设，而非对致断载荷机制的确凿证据。在能够推荐针对不同解剖亚区的重建板设计或加强策略之前，尚需开展进一步的定量生物力学与计算模拟研究。

引言

对于患有肿瘤性或感染性骨缺损的患者，节段性下颌骨切除术后进行下颌骨重建至关重要，可恢复下颌骨的连续性、面部轮廓、咀嚼功能和言语功能^1,2。承重型钛合金重建板因其能提供即时稳定性、手术操作简便，并可作为最终治疗手段或在二期重建前的过渡性方案，目前仍被广泛应用^3,4。尽管具有上述优势，钛板暴露、松动、感染和断裂等并发症仍限制了其长期成功率^5,6,7。其中，钛板断裂尤为关键，因其可能需要再次手术干预，且常伴随功能恶化和软组织损伤^5,8,9,10,11。临床与生物力学研究表明，放射治疗史、缺损长度、无支撑跨度、钛板塑形方式及固定策略等因素均会影响钛板失效风险^{12,13,14,15,16}。然而，导致下颌骨不同亚区域发生钛板断裂的具体应力方向仍尚未明确界定^3,5,8,12。

断口学分析为研究种植体在材料层面的失效提供了直接方法。基于扫描电子显微镜（SEM）的断口学分析能够详细识别疲劳条纹、假定的裂纹起始位置、类似海滩状的条带图案以及最终断裂形貌，从而提供有关失效相关力学条件的定性信息^3,8,12与在受控载荷条件下评估结构行为的生物力学测试，或通过计算估算应力和应变分布的有限元分析不同，基于扫描电镜的断口形貌分析可直接观察回收断裂表面保留的形态学特征^13,14,15,16然而，这种方法主要是定性的，无法独立量化其强度大小 体内 因此，它最适合作为一种探索性方法，用于识别失效模式并提出生物力学假说，而不能用于确定或建立独特的因果加载机制。

尽管先前的研究已对断裂的下颌骨接骨板断口表面进行了分析^3,8,12，但断口形态与解剖位置之间的关系尚未得到系统阐明。本探索性回收研究旨在表征临床回收的下颌骨重建接骨板的断口表面形态，并将观察到的特征与在简化颊舌向和上下向载荷条件下断裂的对照接骨板进行比较。我们假设，接骨板断裂处的断口表面特征会因其解剖位置的不同而存在差异，并且在不同加载方向下产生的对照断口会表现出定性的相似性。

方案

所有涉及人源性材料的操作均遵循《赫尔辛基宣言》及机构指南进行。本研究方案已获得首尔国立大学牙科医院机构审查委员会批准（IRB编号：CDE19001）。由于本研究为回顾性研究，使用的是去标识化的临床数据以及从取出物数据库中获取的已取出器械，因此委员会豁免了知情同意要求。整个研究流程包括四个阶段：取出的断裂接骨板的识别与临床分类、基于扫描电镜的断口表面评估、能谱分析（EDS）以及与简化模拟断裂的定性比较。整体研究流程见图1。所用试剂和设备列于材料表中。

确定符合条件的病例并记录临床、缺损和血小板特征

本项回顾性取出物研究纳入了接受载荷钛板下颌骨重建后发生钛板断裂并需取出的患者。通过查阅临床病历、手术记录和影像学资料，收集患者年龄、性别、主要诊断、重建侧别、缺损部位、放疗史、术后感染、牙列情况及残余咬合单位、重建至断裂时间以及解剖断裂部位等信息。共有7例患者提供了7块取出的钛板。其中2块钛板各存在两条独立的骨折线，因此共纳入9个断裂部位用于描述性断口分析。以患者和钛板作为临床采样单位，而单个断裂部位则作为断口表面描述的基本单位。断裂部位分为下颌骨后体部、前体部或下颌角部。与钛板相关的变量包括钛板系统、标称板厚、孔宽、固定螺钉的数量与分布，以及无支撑钛板跨距的长度。由于手术记录中未一致记录相关细节，无法确定术中弯曲和反复弯曲操作的确切次数。采用全景X线片确认断裂部位，并将影像学表现与取出的标本进行对照关联。

基于扫描电镜的断口形貌分析

取出后，每块断裂的接骨板均被小心处理，以保护断口表面。通过用蒸馏水冲洗试样，轻柔地去除大部分生物碎屑，但未对断口表面进行机械刮擦。将每块接骨板试样置于一个15 mL的锥形管中，加入足量的100%乙醇，使试样完全浸没。将密封的锥形管放入超声波清洗仪中，在37 kHz、100 W、37 °C条件下超声处理3分钟。超声处理后，将试样从管中取出，并在洁净空气环境中干燥。所有临床样本和对照样本均采用相同的制备流程。未对断口表面进行抛光、研磨或导电金属镀层处理。在洁净空气环境中干燥后，使用导电碳胶带将试样固定在铝制样品台上。只要条件允许，首先在低倍率下对两个相对的断口表面进行初步观察。用于详细成像的表面需满足以下要求：可见边缘区和中心区断口形貌、碎屑遮挡较少、无明显取材相关的划痕或器械痕迹、无显著压溃、弯曲或断裂后变形。若两个断口表面均符合上述标准，则均予以保留用于分析。通过比对钢板轮廓、螺钉孔排列方式以及骨折位置与手术记录和全景X线片的一致性，确定解剖方位。面向骨组织的表面定义为舌侧，相对表面定义为颊侧；而上下方向则根据钢板相对于下颌骨边缘的位置确定。这些方向在固定于铝制样品台时均被标记并保持不变。

使用二次电子探测器，以80×、200×、400×和1,000×的放大倍数，通过二次电子成像对固定好的样品进行观察。在约80×放大倍数下，研究人员首先确认整个断口表面、周边边缘及中心破裂区域均得到充分成像。随后确定假定的裂纹起始区域和最终过载区域，再进行200×、400×和1,000×的靶向成像。概览图像在约80×放大倍数下获取，加速电压为10.0 kV，探针电流为0.10 nA，停留时间为5.0 µs，工作距离为40.0 mm。每个断口表面均从周边边缘至中心破裂区进行系统性审查。每个断口表面均依据预定义的形态学类别进行评估，包括假定的裂纹起始边缘、主要裂纹扩展轴、条纹样标记、海滩状图案、韧性撕裂、脆性外观区域以及假定的最终过载区域。裂纹扩展方向被分类为以颊舌向为主、以垂直向为主、混合型或不确定型。特别关注疲劳特征相对于接骨板颊侧、舌侧、上方及下方的取向，以推断主要机械应力的方向。研究人员先独立审阅图像，再进行共识性评审。

简化加载条件下临床骨折与参考骨折的比较

采用与临床回收钢板相同系统和标称尺寸的未使用重建钢板来生成参考骨折。一块钢板在颊舌向载荷下进行测试，另一块在垂直向载荷下进行测试。对于每块钢板，预先标记预期的加载点。然后手动在标记加载点两侧各相隔两个孔的位置支撑钢板。

在标记位置手动施加载荷，直至发生明显的骨板骨折。对于颊舌向情况，力沿颊舌方向施加；对于上下向情况，力沿上下方向施加。

这些参考性骨折的产生旨在提供简化的形态学对比，而非重现下颌骨重建板所经历的复杂循环和多向加载环境 在体骨折后，所有参照样本均接受了与回收的临床接骨板相同的清洁、安装和扫描电镜成像步骤。

临床骨折与参考骨折通过以下预定义特征进行比较：假定的裂纹起始边缘、主要骨折面方向、裂纹扩展轴、条纹状或海滩纹状特征的取向、韧性撕裂的分布，以及假定的最终过载区域的位置。每例临床骨折被分类为更类似于颊舌向参考模式、更类似于上下向参考模式、混合型或不确定型。研究者之间的分歧通过共同复查并达成共识予以解决。相似性评估为定性分析，目的并非确立唯一的致因载荷机制。

通过能量色散X射线光谱法评估元素组成

在电子显微镜观察过程中进行能量色散X射线光谱分析，以评估元素组成并筛查腐蚀相关降解或污染的证据。能量色散X射线光谱分析采用集成在扫描电镜中的硅漂移探测器完成。光谱在20 kV加速电压、10.0 mm工作距离及1,000×放大倍数下采集。选择断裂表面相对平坦的区域作为矩形感兴趣区域，同时避开试样边缘和明显的表面碎屑。根据采集的光谱定量分析元素组成，并以质量百分比（wt%）和原子百分比（at%）表示。

实验方案完成与最终成果汇编

在确认每个可评估的骨折部位均具有解剖学方向的扫描电镜（SEM）图像集、完整的形态学评估结果、裂纹扩展方向分类、定性参考图谱分类以及以重量百分比（wt%）和原子百分比（at%）表示的能谱（EDS）成分报告后，完成该操作流程。将这些结果与相应的临床和放射学数据整合，以生成最终的样本水平分析数据集。

结果

确定符合条件的病例并记录临床特征、缺损特征和血小板特征

共确定了7例下颌骨重建板发生断裂的患者，用于基于取出物的分析。该队列包括5名男性和2名女性，发生断裂时的平均年龄为60.6岁（范围为30岁至79岁）。基础诊断为鳞状细胞癌4例，骨髓炎2例，骨肉瘤1例。从重建手术到钢板断裂的平均间隔时间为14个月，范围为2个月至47个月。3例患者的重建位于左侧下颌骨，4例位于右侧下颌骨。骨折部位在三个解剖区域中分布均匀：下颌体后部（n = 3）、下颌体前部（n = 3）和下颌角（n = 3）。共涉及四种不同的重建板系统。钢板的孔数中位数为16个（范围为12–16个孔）。固定螺钉总数的中位数为9枚（范围为7–14枚），其中近端骨段放置2–8枚螺钉，远端骨段放置4–6枚螺钉。无支撑钢板跨度的中位长度为6个板孔（范围为2–7个孔）。功能性咬合单位数量范围为4至8个，中位数为6个。4例患者接受过放射治疗，3例未接受。在钢板断裂时，无患者有记录的术后感染或骨不连情况。每块钢板的详细规格，包括制造商和钢板系统、标称厚度、孔宽、固定细节以及无支撑跨度，见图2和表1。

基于扫描电镜的断口形貌分析

扫描电镜显示，不同部位的骨折表面形态存在差异。在下颌骨体部区域，所有六个体部骨折位点均显示出以颊舌向为主的骨折表面特征（图3 和 图4）。

在体部区域断裂的颊侧或舌侧边缘观察到条纹状标记和类似海滩纹的图案。这些特征被认为与在重复载荷作用下的裂纹逐步扩展相一致，尽管载荷的大小和方向 在体 仅凭形态学无法确定载荷情况。随着裂纹在板上的扩展，周边区域常转变为脆性断裂形态。在下颌角组中，观察到的断口特征主要沿上下轴向分布。图5).

假定的裂纹起始区域位于3/3个样本的上侧或下侧板缘。在3/3个样本中观察到垂直走向的韧性撕裂特征以及呈脆性外观、贯穿钢板厚度的区域。这些观察结果与部位相关的骨折形态差异相一致；然而，仅凭骨折形态无法确定其程度或因果方向 体内 上样（表 2).

每个断裂位置的代表性高倍扫描电镜显微照片及其对应的原始图像数据集见补充文件1。

简化加载条件下临床骨折与参考骨折的比较

加载过程为手动操作，因此未测量力、位移、加载速率、断裂载荷以及与疲劳相关的参数。共断裂了两块参考板，每块板分别对应一种简化的加载方向。由于每种条件下仅测试了一块板，无法评估实验的可重复性。颊舌向加载产生的断裂特征主要表现为裂纹起始于接骨板的侧边区域，断裂面特征沿颊舌轴方向分布。相比之下，垂直向加载产生的断裂表现为裂纹起始于接骨板的上缘或下缘，断裂特征主要沿垂直方向分布。

在定性比较中，下颌体部的临床骨折更常与颊舌向加载条件下产生的骨折具有相似的形态学特征。这些共同特征包括从侧缘开始的裂纹萌生以及骨折面特征主要呈横向走向。下颌角区的临床骨折则更常与上下向参考骨折相似，尤其表现在裂纹从上缘或下缘萌生以及所观察到的骨折特征呈垂直走向方面。

这些比较显示了临床骨折与参考骨折之间在形态学上的某些定性相似性。然而，由于参考实验采用了简化的加载条件，未能再现作用于重建钢板上的循环性、多方向受力情况 体内，所观察到的相似性被解读为定性的，且仅用于提出假设，而非作为因果加载机制的确凿证据图6).

参考实验为探索性定性比较，旨在进行定性分析而非提供生物力学验证。

通过能量色散X射线光谱法评估元素组成

能量色散X射线光谱分析表明，在所分析区域中，钛和氧是检测到的元素中所占比例最高的。在五名患者中检测到少量碳，仅在一例患者中检测到钠。在分析部位未发现明显的意外元素沉积或成分异常。数值代表从每个选定的断口表面区域获得的单个区域测量结果（表3）。完整的EDS谱图及原始定量输出数据见于补充文件1。

结论

这项探索性检索研究识别了下颌骨重建板在不同解剖失效部位之间骨折表面形态的差异。体部区域的骨折更常表现出沿颊舌轴方向的特征，而角部区域的骨折则更常表现出沿上下轴方向的特征。人工制备的参考骨折在定性上与相应的临床样本显示出部分相似性，但仅作为探索性对照，并未用于生物力学验证。由于未获取定量的力、位移、加载速率或疲劳测试参数，且实验模型未能复现下颌骨复杂的周期性多向加载环境 在体这些观察结果应被视为生成假设性的，而非因果性的。这些发现提示，与钢板失效相关的力学环境可能因解剖亚部位的不同而存在差异。在能够推荐针对特定部位的加强策略之前，尚需开展进一步研究，纳入标准化的循环疲劳测试、定量的力和位移测量、更大规模的同质化队列以及有限元分析。

数据可用性：

本研究中生成或分析的所有数据均包含在论文及其补充文件中。代表性高倍扫描电镜图像、原始图像数据集、能量色散X射线光谱以及原始定量输出结果作为补充材料提供。原始扫描电镜图像、EDS谱图、定量输出结果及去标识化的分析数据集已在Zenodo公开获取，DOI: 10.5281/zenodo.20744888。

图1：基于回收样本的断口学研究整体研究流程。 筛选出下颌骨重建板发生断裂的临床病例，并对回收的重建板根据断裂位置、钢板及固定方式、无支撑跨度、功能咬合单位、放疗暴露情况以及是否存在感染或骨不连状态进行表征。回收样本经清洗、安装后，采用扫描电子显微镜（SEM）观察断口表面形貌，并结合能谱分析（EDS）测定元素组成。另对两个未使用的对照钢板在简化的颊舌向和上下向载荷条件下进行人工断裂。根据预定义的形态学标准，包括假定的裂纹起始边缘、断裂面取向、扩展轴、条纹或海滩状特征、韧性撕裂以及最终过载区，对临床样本与对照样本的断口表面进行定性比较。该比较旨在提出关于可能存在的部位依赖性力学环境的假设，而非进行定量的生物力学验证。请点击此处查看该图的放大版本。

图2：下颌骨重建板在临床病例中发生骨折的解剖位置。 来自七名患者的全景X线片（A–G）显示了下颌骨重建板骨折的解剖位置。骨折部位位于下颌体后部（A,D,E）、下颌体前部（C,D,G）以及下颌角区域（B,F,G）。 请点击此处查看该图的放大版本。

图3：下颌骨后部体部临床骨折的扫描电子显微镜图像。（A,B）患者1和患者5的骨折表面，显示从颊侧至舌侧的裂纹扩展，并伴有同心状疲劳条纹。（C）患者4的骨折表面，显示颊舌向排列的特征结构，包含延性撕裂区和脆性外观区域。请点击此处查看该图的放大版本。

图4：下颌前部体部骨折临床断口的扫描电子显微镜图像。（A）3号患者的骨折表面，显示从颊侧到舌侧及从舌侧到颊侧混合方向的特征，伴有条纹样标记和海滩纹样图案。（B）4号患者的骨折表面，显示舌侧-颊向取向的特征，包含延性撕裂区域和脆性断裂外观区域。（C）7号患者的骨折表面，显示颊-舌向取向的特征，伴有海滩纹样图案。请点击此处查看该图的放大版本。

图5：下颌角骨折临床断口的扫描电子显微镜图像。（A）患者2的骨折表面，显示从下至上方向的条纹状结构特征。（B,C）患者6和患者7的骨折表面，显示从下至上方向的特征，包含延性撕裂与脆性断裂区域的混合形态。请点击此处查看该图的放大版本。

图6：在简化加载条件下生成的参考骨折面。（A）颊舌向加载下生成的参考骨折面，以及（B）垂直向加载下生成的参考骨折面。箭头指示所观察到的骨折面特征的主要取向。请点击此处查看该图的放大版本。

患者	性别	年龄	诊断	侧面	缺陷区域	培养皿系统		厚度（mm）	螺钉孔（mm）	总板孔数	固定螺钉，总数（近端/远端）	Un 支撑跨距（孔数）	功能 功能咬合单位，n	放射 治疗	感染或骨不连	平板断裂时间（月）
1	M	36	鳞状细胞癌	Lt	后部体节	钛合金下颌骨重建板（DePuy Synthes）		2.8	2.4	15	8 (4/4)	7	6	是	无	20
2	M	76	鳞状细胞癌	Lt	角度	通用2型下颌骨重建板（Stryker Leibinger）		2.8	2.3	16	10 (5/5)	6	4	是	无	10
3	F	30	骨肉瘤	Rt	前体部	通用2型下颌骨重建板（Stryker Leibinger）		2.8	2.3	13	7 (2/5)	6	8	是	无	47
4	M	70	鳞状细胞癌	Rt	后体部	通用2型下颌骨重建板（Stryker Leibinger）		2.8	2.3	16	11 (6/5)	5	6	是	无	12
					前体部
5	M	74	骨髓炎	Lt	后部体节	钛合金下颌骨重建板（DePuy Synthes）		2.8	2.4	12	7 (3/4)	5	8	无	无	2
6	F	79	骨髓炎	Rt	角度	OPTIMUS 颌骨重建板（Osteonic）		2.6	2.4	16	14 (8/6)	2	8	无	无	3
7	M	59	鳞状细胞癌	Rt	角度	Universa 2 下颌重建板（Stryker）		2.8	2.3	16	9 (4/5)	7	6	无	无	4
					前体部

表1：回收的下颌骨重建板的临床、重建及植入物特征。 患者性别、年龄、诊断、重建板制造商及系统、标称板型（厚度、螺钉孔）、重建的下颌骨侧别、骨折位置、重建板总孔数、固定螺钉的数量与分布、无支撑的板跨度、功能咬合单位、放疗史、感染或骨不连情况以及从重建至重建板断裂的时间。功能咬合单位定义为磨牙区、前磨牙区和前牙区的上下颌对合接触，每个对合单位仅计一次。

患者编号	骨折解剖部位	骨折扩展方向	骨折形态学特征
1	下颌体后部	Buccal à Lingual	同心条纹
2	下颌角	Inferior à Superior	条纹与海滩状条带
3	下颌体前部	Buccal à Lingual	海滩状条带
		Lingual à Buccal
4	下颌体后部	Buccal à Lingual	延性与脆性断裂
	下颌体前部	Lingual à Buccal	延性与脆性断裂
5	下颌体后部	Lingual à Buccal	同心条纹
6	下颌角	Inferior à Superior	延性与脆性断裂
7	下颌角	Inferior à Superior	延性与脆性断裂
	下颌体前部	Buccal à Lingual	海滩状条带

表2：通过扫描电子显微镜观察到的下颌骨重建板断裂的断口学发现。 对每个分析断裂表面的解剖断裂部位、裂纹扩展方向及主要断裂形态的总结。

	Ti			O		C		Na
患者编号	质量归一化百分比 (%)		原子百分比 (%)	质量归一化百分比 (%)	原子百分比 (%)	质量归一化百分比 (%)	原子百分比 (%)	质量归一化百分比 (%)	原子百分比 (%)
1	75.85		51.2	24.15	48.8
2	90.25		75.58	9.75	24.42
3	57.77		30.29	24.95	39.15	11.72	24.5	5.56	6.07
4	81.45		58.77	16.94	36.58	1.62	4.65
5	84.79		62.52	9.87	21.78	5.34	15.7
6	84.4		62.8	12.29	27.37	3.31	9.83
7	74.8		47.09	16.53	31.14	8.67	21.76

表3：通过能量色散X射线光谱法测定的断裂下颌骨重建板的元素组成。 元素组成以归一化的重量百分比（wt%）和原子百分比（at%）表示，数据通过EDS面分析在20 kV加速电压和10.0 mm工作距离下获得。

补充文件 1：患者 1–7 的能量色散 X 射线光谱分析。 扫描电子显微镜图像展示了用于 EDS 分析的选定感兴趣区域，以及相应的光谱图和元素组成表格。所有样本中钛均为主要元素，同时检测到氧，符合钢板表面形成氧化钛的情况。在患者 3–7 中检测到碳，患者 3 中检测到钠。请点击此处下载该文件。

讨论

本项探索性研究提出了一种基于检索的方案，结合扫描电子显微镜（SEM）、对比参考载荷以及能量色散X射线光谱法，用于表征下颌骨重建板断裂表面的形貌，并探讨与断裂部位相关的方向性模式。既往研究通过直接的材料分析和断口学分析已确认疲劳是导致下颌骨重建板失效的主要机制^3,8,12。其他研究则主要集中于临床风险因素、钢板设计，或计算与台面生物力学评估^{9,10,11,13,14,15,16,17}。在本研究中，断裂表面的特征随解剖断裂位置的不同而有所差异。体部区域的断裂更常表现出沿颊舌轴方向排列的特征，而角部区域的断裂则更常表现出沿上下轴方向排列的特征。简化的参考载荷实验产生了与相应临床标本中观察到的形态特征在定性上相似的结果。这些发现提示，钢板失效时所处的主要力学环境可能随解剖亚区的不同而变化，但并未确立唯一的因果载荷机制。

所观察到的差异为进一步拓展与疲劳相关的钢板失效总体概念提供了可能。在下颌体区域，骨折主要沿颊舌方向扩展，提示该区域对侧向弯曲应力较为敏感。然而，对照骨折实验仅旨在进行定性的、探索性的形态学比较，并未用于生物力学验证。由于载荷为手动施加，未能获得力、位移、加载速率、骨折载荷或疲劳测试参数的定量测量数据。此外，该模型未能重现下颌重建钢板在实际临床中所承受的复杂、周期性、多方向且具有个体差异性的加载环境。 体内因此，所观察到的相似性仅应被视为假设性模式，需通过标准化的生物力学测试加以验证。

如果在更大规模且更严格控制的研究中得到证实，机械环境中的解剖学变异可能对重建钢板的设计产生影响。潜在的策略可包括对钢板刚度、横截面几何形状、钢板厚度或附加加强结构进行区域性调整。然而，目前的研究结果尚不足以推荐某种特定解剖亚区的钢板构型。此类建议需要进行比较性测试，以综合考虑缺损长度、无支撑钢板跨度、固定方法、钢板塑形、残余骨性支撑以及患者个体化的载荷条件^{11,13,14,15,16,17}。

能谱X射线分析检测到钛和氧为主要元素，在部分样本中还存在少量且不一致的碳和钠。这些微量信号更可能归因于表面氧化、吸附的污染物或生理残留物，而非真正的合金改变^18,19,20,21。在分析区域中未发现明显的意外元素沉积或成分异常。然而，能谱X射线分析仅能提供局部的元素信息，无法独立排除局部腐蚀、微动腐蚀、摩擦腐蚀或其他表面降解过程^18,19,20,21。因此，不应将能谱X射线分析结果解释为确凿证据，证明化学降解在接骨板失效中未起作用。相反，断口形貌学发现更符合渐进性机械失效，而腐蚀相关过程的相对贡献仍不明确。

基于取出物的断口分析具有多项优势。该方法可直接检查在临床实践中发生失效的植入物，从而识别潜在的裂纹起始区域、裂纹扩展特征以及最终断裂区域。此外，该方法还能将断裂形态与临床及解剖学信息相关联，而无需完全依赖于假设的载荷条件。然而，取出物分析无法重建植入物完整的载荷历史，也无法量化失效前作用力的大小、频率和方向。所观察到的断口表面可能同时受到钢板塑形、反复载荷、局部应力集中、生物环境暴露、取出过程以及样本制备等多种因素的综合影响。

多个实验步骤对于断口分析的质量和可靠性至关重要。在取回和清洁过程中，应保护断口表面免受刮擦和仪器接触，清洁时应轻柔操作，避免机械磨损，因为污染和二次损伤可能掩盖与疲劳相关的特征。在安装前，应通过将接骨板的轮廓和螺钉孔构型与手术记录及影像学发现相对照，确定解剖学方向；对于方向不确定的样本，应归类为无法判定。在进行有针对性的高倍成像之前，应先对整个断口表面进行低倍率检查，以保留假定的裂纹起始区、扩展特征和最终断裂区之间的空间关系。牢固的导电安装以及对工作距离和扫描条件的适当调节，可减少电荷积累和聚焦伪影。进行能谱分析（EDS）时，应避免靠近样本边缘、碳导电胶带或可见碎屑的区域，以尽量减少误导性的元素信号¹⁸。保持一致的成像条件、预定义的形态学分类标准，以及由不同人员独立审查后再达成共识，对于降低解释的变异性具有重要意义；对于特征模糊或不明确的断裂，不应归入任何方向性参考类别。

该方案的实用优势包括使用临床回收的植入物、对样本进行最小破坏性的制备、整合临床、放射影像、形态学和元素数据，以及标准化的从低到高倍率的观察流程。该方法可在配备常规扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）设备的实验室中实施，无需专用的力学测试系统。预定义的取向、成像和分类流程还有助于提高不同样本及不同研究者之间的可重复性。然而，该方法的可及性仍依赖于扫描电镜专业技术以及适当的样本回收处理条件的具备情况。

有限元分析与标准化疲劳测试可提供互补的信息。有限元分析能够估算应力和应变分布，并评估缺陷几何形态、接骨板设计、固定构型以及载荷假设的影响^13,16,17。然而，其结果对肌肉力、咬合接触、材料属性、边界条件以及骨-植入物相互作用等方面的假设较为敏感^13,16。循环台架疲劳测试可在标准化条件下提供诸如结构刚度、失效循环次数、疲劳强度和失效载荷等定量测量数据^13,15。然而，此类实验必然简化了体内实际存在的可变生物学、解剖学及多方向载荷环境。in vivo 实物回收分析、有限元分析和疲劳测试应被视为互补而非可互换的研究方法。

该方案可能在颅颌面研究的多个领域具有应用价值。它有助于比较传统接骨板与患者特异性接骨板的性能，支持利用回收的植入物验证有限元分析的预测结果，并帮助识别在不同重建条件下哪些下颌骨亚区最易受损^{11,13,14,15,16,17}。此外，该方案还可助力开发混合式重建策略，将接骨板与带血管的骨移植、负荷分担结构或在力学要求较高的区域中添加的辅助杆件相结合^1,2,13,14,15。

应承认本研究存在若干局限性。首先，这是一项针对七名患者和九个骨折部位的小型回顾性检索研究，其中两块接骨板各贡献了两条骨折线；因此，部分观察结果并非统计学上独立，研究结果可能不具有普遍性。该队列在诊断、缺损部位、放疗暴露史、功能咬合单位、无支撑的接骨板跨度、固定构型以及接骨板系统方面也存在异质性。接骨板厚度、横截面轮廓、孔洞几何形状、材料加工工艺以及制造商特有设计的差异，可能影响了应力集中程度和骨折表面形态^{11,13,14,15,16}。由于样本量小且队列具有异质性，无法将解剖部位的影响与接骨板系统设计的影响区分开来。

其次，术中弯曲或重新弯曲操作的次数、位置和范围并未被一致记录。反复塑形可能会引入残余应力或导致局部力学性能减弱，因此可能促进了接骨板的失效¹⁶。

第三，参考骨折模型被高度简化。因此，不应将参考实验解读为对临床骨折表面推断出的加载方向的生物力学验证。每种加载方向仅测试了一块未使用的接骨板，且加载过程为手动施加的单调加载，未对力、位移、加载速率或骨折载荷进行定量测量。无法评估实验的可重复性，且该模型未能再现实际存在的循环性、多方向性及患者特异性的力学载荷。 体内因此，实验性骨折仅作为定性的形态学参考。

第四，临床骨折与参考骨折之间的比较基于对预定义断口形态学特征的定性评估。尽管图像由研究人员独立审查，并通过共识解决分歧，但解释仍部分具有主观性，且仅凭骨折形态无法唯一确定致伤载荷的大小或方向。

最后，扫描电子显微镜（SEM）和能谱X射线光谱分析可提供局部的结构和元素信息，但无法重建植入物完整的力学、生物学或化学演变历史¹⁸。未发现明显的成分异常，并不能排除局部腐蚀、微动磨损、摩擦腐蚀，或表面降解与疲劳之间的相互作用^19,20,21。因此，这些发现应被视为探索性结果，仅用于提出假设，尚需通过更大规模的取出样本队列、标准化的循环疲劳测试、定量的力学测量以及患者特异性的有限元分析加以验证。

未来的研究应将基于取出物的断口分析与患者特异性几何结构、功能性载荷数据以及重建设计变量相结合。更大规模的多中心取出物队列研究可能有助于明确特定的缺损模式或固定策略是否更容易导致以主体为主或以角度为主的失效。总体而言，这些观察结果为进一步研究特定亚区域加强是否有益提供了依据，但并不能直接支持某种特定的接骨板设计策略。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
能量色散X射线光谱探测器（Apreo 2）	Thermo Fisher Scientific	部件号 1229004	用于扫描电子显微镜期间的元素分析的集成探测器
OPTIMUS 颌骨重建板	Osteonic	MST326M17	本研究中分析的 retrieved 骨折临床样本
扫描电子显微镜（Apreo 2）	Thermo Fisher Scientific	部件号 1229004	用于断裂表面的断口学检查
钛 MatrixMANDIBLE 颌骨重建板	DePuy Synthes	04.503.739	本研究中分析的 retrieved 骨折临床样本
超声波清洗仪	SHARP	UT-106	用于板材的乙醇清洗
Universal 2 颌骨重建板	Stryker Leibinger	55-28922 55-28920	本研究中分析的 retrieved 骨折临床样本