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改善鎖定式螺絲頭凹槽設計以預防螺絲困難拔除

為了解決m3螺絲尺寸的問題，作者唐翊烜 這樣論述：

鎖定式骨板(Locking plate)於骨科骨折手術應用上頻繁，其提供患者骨折部位較高之固定效果與復原速度，鎖定式骨板植入於患者受傷部位時需透過鎖定式螺絲(Locking screw)固定鎖定式骨板。其使用問題主要為鎖定式骨板疲勞破壞與鎖定式螺絲困難拔除，本研究著重於鎖定式螺絲困難拔除之解決。當困難拔除問題產生將使臨床醫師手術中需施加更大扭力拔除骨螺絲，可能衍生螺絲頭凹槽幾何無法承載扭力而破壞，凹槽幾何結構破壞後扭力無法傳達便無法移除鎖定式螺絲。相關問題主要發生於 M3規格之鈦合金製六角形螺絲頭凹槽。本研究設計分大尺寸與小尺寸兩規格，小尺寸幾何為六角(Hexagon)、六星(Torx)與十

字(Cruciate)；大尺寸為六角(Hexagon)、六星(Torx)、八角(8 Point)、第一種星形 PLUS(Torx PLUS I)、第二種星形 PLUS(Torx PLUS II)與第三種星形PLUS(Torx PLUS III)。本實驗螺絲頭使用材料為鈦合金(Ti-6Al-4V)；螺絲起子為不鏽鋼(SUS420)。本研究係透過 Instron 8874 材料試驗機進行生物力學測試，測試過程分螺絲起子完整插入於螺絲頭凹槽2mm及模擬臨床操作失當之插入1mm兩部分。小尺寸螺絲頭插入2mm測試結果為六角得最高扭力，六星幾何次高，十字幾何扭力為最低；插入1mm測試中為六星扭力最高，依序

為十字與六角。大尺寸螺絲頭插入2mm實驗為八角扭力最高，依序為第二種星形 PLUS、六星、第一種星形 PLUS、第三種星形 PLUS 與六角；插入1mm實驗扭力結果為八星最高，扭力依序為第一種星形 PLUS、六星形、六角形、第二種星形 PLUS，本研究設計第三種星形 PLUS 則未進行插入1mm實驗。本研究結果顯示市面上使用廣泛之M3六角形螺絲頭（本研究小尺寸六角形）扭力表現不佳，而透過大尺寸與小尺寸相同幾何結構實驗結果比較得知結構等比例放大可得到較高扭力表現，同時亦可提高困難拔除螺絲移除之機會。而透過本研究大尺寸八角實驗發現如欲設計單一幾何最佳扭力，需平衡螺絲頭結構強度使各結構同時發生降伏。

此外，提升傳動角(Driving angle) 能有效減少螺絲頭滑牙發生，本研究結果證實星形PLUS設計對於傳動角提升及結構強度平衡最有幫助，而本研究更透過實驗結果之觀察計算得以分析結構扭力表現之數學公式，對於將來螺絲頭凹槽結構設計與優化將有一定程度之幫助。