塌陷型脛骨平臺(tái)骨折的有限元分析及臨床研究.pdf

1、目的： 1.建立正常脛骨上段有限元模型，作為今后有限元分析的基礎(chǔ)。 2.評(píng)價(jià)植骨加支撐鋼板內(nèi)固定的方法治療塌陷型脛骨平臺(tái)骨折的生物力學(xué)及臨床效果。 材料和方法： (1)正常脛骨上段三維有限元模型的建立： 1.1選取一正常成年男性志愿者，對(duì)其右脛骨上段的區(qū)域進(jìn)行CT掃描，將掃描信息進(jìn)行存盤。 1.2將獲取的正常信息導(dǎo)入Mimics10.01、Ansys9.0軟件中，建立一個(gè)正常的脛骨上段的三

2、維有限元模型。 (2)植骨內(nèi)固定治療塌陷型脛骨平臺(tái)骨折(SchatzkerⅡ型)的三維有限元分析： 2.1用有限元的方法將正常脛骨上段三維有限元模型構(gòu)建為一個(gè)有限元整體模型。 2.2將構(gòu)建后得到的有限元整體模型改建成一體化設(shè)計(jì)的正常脛骨上段有限元模型和塌陷型脛骨平臺(tái)骨折(SchatzkerⅡ型)復(fù)位內(nèi)固定后三種不同狀態(tài)的模型。 2.2.1內(nèi)固定后狀態(tài)A(未植骨)：骨折復(fù)位后，平臺(tái)關(guān)節(jié)軟骨面下方的骨缺損區(qū)域

3、未植骨，脛骨近端外側(cè)以高爾夫鋼板固定。 2.2.2狀態(tài)B(植骨早期)：骨折復(fù)位后，平臺(tái)關(guān)節(jié)軟骨面下方的骨缺損區(qū)域以松質(zhì)骨填充，脛骨近端外側(cè)以高爾夫鋼板固定。 2.2.3狀態(tài)C(植骨晚期)：手術(shù)處理同狀態(tài)B，只是此時(shí)有骨痂形成，骨缺損區(qū)域所植入松質(zhì)骨與周圍松質(zhì)骨融合。 2.3在正常脛骨上段模型和復(fù)位內(nèi)固定后三種不同狀態(tài)模型中，分別以250N的力于脛骨平臺(tái)上方垂直加載，觀測(cè)負(fù)荷下的應(yīng)力傳導(dǎo)，分布情況和(或)骨折位移情

4、況。 2.4分析結(jié)果，得出關(guān)于植骨結(jié)合內(nèi)固定治療塌陷型脛骨平臺(tái)骨折生物力學(xué)效果的結(jié)論。 (3)植骨內(nèi)固定治療塌陷型脛骨平臺(tái)骨折早期臨床效果的研究： 38例塌陷型脛骨平臺(tái)骨折患者，采用植骨內(nèi)固定方法進(jìn)行治療，對(duì)其臨床資料進(jìn)行分析，并用Rasmussen評(píng)分對(duì)療效進(jìn)行評(píng)價(jià)。 結(jié)果： 1.對(duì)脛骨上段進(jìn)行CT掃描，得到斷層圖像，應(yīng)用Mimics10.01軟件進(jìn)行三維重建，經(jīng)FreeFormplus光滑處理

5、后得到正常脛骨上段三維有限元幾何模型。 2.三維有限元分析： 2.1模擬站立位時(shí)正常脛骨上段模型加載后受力狀態(tài)：脛骨平臺(tái)內(nèi)、外側(cè)關(guān)節(jié)面應(yīng)力分布平均，內(nèi)側(cè)稍高。最高應(yīng)力值為981840N/m2。 2.2整體來(lái)看，植骨內(nèi)固定早期模型、植骨內(nèi)固定晚期模型的應(yīng)力分布形式與大小均與正常脛骨上段模型接近，二者差異不大。 2.3在未植骨內(nèi)固定模型中：損傷側(cè)關(guān)節(jié)面應(yīng)力明顯高于對(duì)側(cè)，最高應(yīng)力值為0.295*107N/m2，

6、為四種模型中最高。 2.4在植骨和未植骨狀態(tài)下，經(jīng)過(guò)關(guān)節(jié)軟骨面下方骨缺損區(qū)域螺釘?shù)膽?yīng)力有顯著差異：在未植骨內(nèi)固定模型中明顯大于植骨內(nèi)固定模型(早期和晚期)。 2.5植骨內(nèi)固定模型(早期)和植骨內(nèi)固定模型(晚期)中，骨折區(qū)域的位移量都很小，沒(méi)有明顯差異。 338例臨床應(yīng)用的病例的臨床效果： 隨訪時(shí)間4月-2年，平均1.2年。參照Rasmussen標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定結(jié)果：優(yōu)21例，良10例，可5例，差2例。優(yōu)良率81.

7、58％。 結(jié)論： 1.采用CT掃描建立三維有限元模型切實(shí)可靠；建立三維有限元模型快捷而高效，可以精確的模擬復(fù)雜幾何形態(tài)的實(shí)體； 2.從有限元分析結(jié)果分析：對(duì)于塌陷型脛骨平臺(tái)骨折，關(guān)節(jié)面復(fù)位后軟骨面下方存在骨質(zhì)缺損區(qū)域，如果未作植骨處理，應(yīng)力顯著集中于損傷側(cè)關(guān)節(jié)面和內(nèi)固定(螺釘)，容易造成關(guān)節(jié)面的再次塌陷和內(nèi)固定的疲勞、松動(dòng)。而進(jìn)行植骨治療，應(yīng)力分布接近正常狀態(tài)，同時(shí)避免應(yīng)力過(guò)于集中于內(nèi)固定(螺釘)，且骨折區(qū)域位移