塌陷型脛骨平臺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。 2.評價植骨加支撐鋼板內固定的方法治療塌陷型脛骨平臺骨折的生物力學及臨床效果。 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，對其右脛骨上段的區(qū)域進行CT掃描，將掃描信息進行存盤。 1.2將獲取的正常信息導入Mimics10.01、Ansys9.0軟件中，建立一個正常的脛骨上段的三

2、維有限元模型。 (2)植骨內固定治療塌陷型脛骨平臺骨折(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建為一個有限元整體模型。 2.2將構建后得到的有限元整體模型改建成一體化設計的正常脛骨上段有限元模型和塌陷型脛骨平臺骨折(SchatzkerⅡ型)復位內固定后三種不同狀態(tài)的模型。 2.2.1內固定后狀態(tài)A(未植骨)：骨折復位后，平臺關節(jié)軟骨面下方的骨缺損區(qū)域

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

4、況。 2.4分析結果，得出關于植骨結合內固定治療塌陷型脛骨平臺骨折生物力學效果的結論。 (3)植骨內固定治療塌陷型脛骨平臺骨折早期臨床效果的研究： 38例塌陷型脛骨平臺骨折患者，采用植骨內固定方法進行治療，對其臨床資料進行分析，并用Rasmussen評分對療效進行評價。 結果： 1.對脛骨上段進行CT掃描，得到斷層圖像，應用Mimics10.01軟件進行三維重建，經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模擬站立位時正常脛骨上段模型加載后受力狀態(tài)：脛骨平臺內、外側關節(jié)面應力分布平均，內側稍高。最高應力值為981840N/m2。 2.2整體來看，植骨內固定早期模型、植骨內固定晚期模型的應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在未植骨內固定模型中：損傷側關節(jié)面應力明顯高于對側，最高應力值為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，經過關節(jié)軟骨面下方骨缺損區(qū)域螺釘的應力有顯著差異：在未植骨內固定模型中明顯大于植骨內固定模型(早期和晚期)。 2.5植骨內固定模型(早期)和植骨內固定模型(晚期)中，骨折區(qū)域的位移量都很小，沒有明顯差異。 338例臨床應用的病例的臨床效果： 隨訪時間4月-2年，平均1.2年。參照Rasmussen標準評定結果：優(yōu)21例，良10例，可5例，差2例。優(yōu)良率81.

7、58％。 結論： 1.采用CT掃描建立三維有限元模型切實可靠；建立三維有限元模型快捷而高效，可以精確的模擬復雜幾何形態(tài)的實體； 2.從有限元分析結果分析：對于塌陷型脛骨平臺骨折，關節(jié)面復位后軟骨面下方存在骨質缺損區(qū)域，如果未作植骨處理，應力顯著集中于損傷側關節(jié)面和內固定(螺釘)，容易造成關節(jié)面的再次塌陷和內固定的疲勞、松動。而進行植骨治療，應力分布接近正常狀態(tài)，同時避免應力過于集中于內固定(螺釘)，且骨折區(qū)域位移