桡骨远端钢板联合拉力钉固定治疗Sander Ⅲ型跟骨骨折的生物力学分析

提出并分析桡骨远端钢板(两点支撑)联合拉力钉固定治疗跟骨骨折的生物力学稳定性。在完整下肢骨骼-肌肉有限元模型的基础上,建立Sanders III型跟骨骨折模型并模拟固定,用桡骨远端钢板(两点支撑)联合拉力钉固定治疗骨折。评估该模型在静态站立和行走状态(足跟着地期、站立中期和推离期)的应力分布和位移情况。跟骨的应力集中于骨折端、跟骨与跟腱连接处,峰值为96.92 MPa。内固定的应力集中于钢板螺钉与载距突和跟骨结节接触位置,峰值为883.20 MPa。后关节面位移、Bohler角和Gissane's角均维持较好。桡骨远端钢板联合拉力钉固定治疗跟骨骨折具有良好的生物力学稳定性,体现微创原则,操作简单,术后可以早期康复训练,值得临床推广应用。     

两点固定和三点固定治疗跟骨SandersⅢ型骨折的生物力学比较

目的 分析桡骨远端钢板两点固定治疗跟骨SanderⅢ型骨折的生物力学可行性.方法 基于CT和MRI图像建立足踝部骨骼-肌肉的三维有限元模型.在验证其有效性的基础上,建立SanderⅢ型跟骨骨折模型,并通过桡骨远端钢板和跟骨钢板模拟两点固定和三点固定,比较两种固定方式的生物力学差异.结果 负重站立时,两点固定和三点固定模...     

新型跟骨外固定支架治疗Sanders ⅢAB型跟骨骨折的有限元分析

目的 应用有限元分析方法,比较一种新型外固定支架与钢板在治疗Sanders ⅢAB型跟骨骨折的应力分布及生物力学的稳定性。方法 获取一位正常成人踝及跟骨CT图像,应用软件构建跟骨Sanders ⅢAB型骨折模型及其外固定模型、钢板模型,经材料赋值及力学加载,记录各模型的骨折块位移情况,并分析其应力分布情况。结果 模型载荷加载后,钢板模型中,钢板及螺钉位移峰值为0.13 mm,跟骨骨块位移峰值为0.26 mm;钢板及螺钉应力峰值为281.10 MPa,跟骨骨块应力峰值为297.40 MPa。外固定模型中,外支架位移峰值为0.17 mm,跟骨骨块位移峰值为0.27 mm;外固定及克氏针应力峰值为125.40 MPa,跟骨骨块应力峰值为38.13 MPa。结论 该新型外固定支架在治疗Sanders ⅢAB型骨折时,固定牢靠、有效,能提供足够的生物力学稳定性,为跟骨骨折的治疗提供了新思路。     

新型内侧支撑钢板固定青壮年不稳定型股骨颈骨折的有限元分析

目的 应用有限元分析技术探究3枚空心钉联合Y型内侧支撑钢板治疗青壮年Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折的生物力学特性,为临床应用提供参考。方法 采集股骨三维CT,建立青壮年Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折三维模型;建立3种内固定模型（3枚空心钉、3枚空心钉联合1/3管型内侧支撑钢板及3枚空心钉联合Y型内侧支撑钢板）,通过有限元分析模型,对不同内固定方式所对应的内固定应力分布及峰值,内固定与股骨的位移分布及峰值进行分析。结果 3种内固定方式下内固定应力均分布于股骨颈骨折断端周围,3枚空心钉内固定应力峰值为40.98 MPa,3枚空心钉联合1/3管型内侧支撑钢板固定时空心钉、钢板及配套螺钉应力峰值分别为28.92 MPa、22.58 MPa、51.13 MPa,3枚空心钉联合Y型内侧支撑钢板时空心钉、钢板及配套螺钉应力峰值分别为29.66 MPa、45.50 MPa、63.65 MPa。3种内固定方式中股骨的最大位移均集中在股骨头顶端,3枚空心钉、联合1/3管型支撑钢板、联合Y型支撑钢板固定股骨位移峰值分别为0.93 mm、0.68 mm及0.60 mm,内固定位移峰值分别为0.87 mm、0.65 mm及0.56 mm。结论 对于青壮年Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折,3枚空心钉联合Y型内侧支撑钢板内固定的生物力学性能优于单纯3枚空心钉及3枚空心钉联合1/3管型内侧支撑钢板,是值得推荐的固定方式。     

新型组合式锁定钢板治疗SandersⅡ型及Ⅲ型跟骨骨折的有限元分析

目的研究已投入临床中使用的长型组合式锁定钢板与新型短型组合式锁定钢板治疗Sanders IIa、IIb、IIIab型跟骨骨折的骨折端应力分布规律及生物力学的稳定性。方法建立Sanders IIa、IIb、IIIab型跟骨骨折三维模型,同时模拟跟骨在中立位及背伸20°时的受力情况。参照人体标本实物形态,施加500 N垂直轴向载荷,研究骨折块在受力作用下的位移及相对位移,并分析骨组织和内固定的受力情况。结果长、短型组合式锁定钢板固定Sanders IIa、IIb型跟骨骨折中,钢板及跟骨应力集中位置基本相同,两种钢板固定同一种类型跟骨骨折的最大应力差均小于5 MPa,骨折模型最大位移无明显差异。长、短型组合式锁定钢板固定Sanders IIIab型跟骨骨折中,前臂钢板螺钉最高应力集中,有金属疲劳风险,最大应力差达12 MPa,跟骨最大位移达9μm。结论长、短型组合式锁定钢板治疗Sanders IIa、IIb型跟骨骨折无明显差异,而Sanders IIIab型跟骨骨折治疗中,长型组合式锁定钢板的固定效果优于短型组合式锁定钢板。     

胫骨远端骨折三种内固定方式的有限元分析

背景：目前对比3种内固定技术治疗胫骨远端骨折生物力学特性差异的研究较少。目的：比较胫骨远端骨折经胫骨内侧锁定钢板、专家级髓内钉和逆行髓内钉固定后生物力学特性的差异。方法：基于SAWBONES第4代人工复合胫骨模型的CT数据,利用三维重建技术构建胫骨远端骨折数字模型(AO/ASIF 43-A3型),在此基础上模拟胫骨内侧锁定钢板、专家级髓内钉和逆行髓内钉3种内固定方式;采用轴向压缩及扭转2种载荷工况分别对3组植入装配体模型进行有限元分析,比较三者的应力分布、应力峰值及骨折间隙位移变化的差异。结果与结论：(1)3组内固定物加载2种载荷工况时,专家级髓内钉组在扭转工况下应力峰值在未锁定的主钉孔处,为283.53 MPa;胫骨内侧锁定钢板组在扭转工况下应力峰值位于第3颗螺钉上,为913.07 MPa;逆行髓内钉组在扭转工况下应力峰值在第2个主钉孔处,为435.42 MPa;逆行髓内钉组内踝处主钉孔的周围皮质骨应力峰值出现在较高的轴向压缩工况下,峰值为55.34 MPa;(2)在骨折间隙位移方面,加载轴向压缩载荷时,专家级髓内钉组4个区域的切向位移最高;胫骨内侧锁定钢板组4个区域的轴向位移最高,...     

长板与拉力螺钉固定治疗髋臼后柱骨折的建模及稳定性比较

目的　评估长钢板和逆行经皮拉力螺钉内固定治疗髋臼后柱骨折的生物力学稳定性。 方法　利用有限元建模软件建立逆行经皮拉力螺钉（A）和长钢板(B)固定髋臼后柱骨折模型,模拟站立位和坐位,以相同的加载方式对两种模型进行三维有限元分析。 结果　在站、坐位时,髋臼后柱骨折髋臼处最大应力(A分别为12.35 MPa、3.30 MPa;B分别为9.75 MPa 、2.87 MPa)、最大位移（A分别为0.45 mm、0.38 mm;B分别为0.44 mm、0.32 mm）及骨折线上各节点位移均数（A分别为0.404±0.049 mm、0.341±0.020 mm;B分别为0.381±0.055 mm、0.300±0.019 mm）均为A>B,A、B间差异具有明显差异。 结论　长钢板固定髋臼后柱骨折较逆行经皮拉力螺钉具有较好的力学稳定性。     

锁定、解剖钢板固定SandersⅡ跟骨骨折稳定性的有限元分析

目的本研究旨在应用有限元分析方法,比较锁定钢板、解剖钢板治疗SandersⅡ型跟骨骨折的生物力学稳定性,为临床工作提供理论依据。方法将志愿者跟骨CT数据通过Mimics等软件建立Sanders Ⅱ型跟骨骨折三维模型,经过锁定和解剖内固定材料属性赋值、施加载荷、设定分析标准,应用ANSYS 10.0软件分析骨折块的位移、相对位移,骨组织和内固定的应力状态,分析比较内固定稳定性。结果对于Sanders ⅡA型、ⅡB型跟骨骨折模型,锁定钢板固定时骨折块移位程度和骨折相对移位程度都显著优于解剖钢板,Sanders ⅡC型跟骨骨折模型中两种移位相近,锁定钢板固定时内固定峰值应力小于解剖钢板组,内固定周围骨质应力大于解剖钢板组。结论对于Sanders ⅡA型、ⅡB型跟骨骨折,锁定钢板内固定系统的稳定性相对于解剖钢板有优势,两种固定方式对恢复关节面平整作用均在合理范围内。有限元分析是一种相对可靠的办法,实验的最终结果还需要进一步通过生物力学和临床研究进行验证。     

不同空心螺钉内固定方式治疗LetenneurⅠ型Hoffa骨折的有限元分析

目的 运用有限元法比较两种不同空心螺钉内固定方式治疗LetenneurⅠ型Hoffa骨折的生物力学差异。方法 基于1名钟祥市人民医院创伤骨科住院患者的股骨CT资料,经过Mimics 19.0和Geomagic studio 2017软件处理后得到仿真右侧股骨三维模型,导入Solidworks 2017软件中与空心钉模型按照标准手术技术装配,通过切割命令模拟LetenneurⅠ型Hoffa骨折,将置钉方向为从前往后定义为A模型,从后往前定义为B模型,A、B模型的股骨、内固定在材料参数、施加载荷、接触摩擦、边界条件等均保持一致,提交运算后在查看股骨应力、内固定应力、骨折端位移和骨折端成角。结果 ①B模型应力（260.6 MPa）远小于A模型整体应力（522.4 MPa）,A模型整体出现较明显的应力集中,螺钉尾端均是A、B模型内固定的应力集中处;②A模型骨块位移（0.40 mm）大于B模型位移（0.32 mm）,A模型骨折端成角为3.9°,大于B模型的2.6°。结论 单纯空心拉力螺钉治疗LetenneurⅠ型Hoffa骨折,从后往前置钉会具有更好的生物力学效果,更有利于患者的术后康复。     

Magic螺钉固定治疗髋臼后柱骨折的生物力学分析EI北大核心CSCD

通过有限元法分析Magic螺钉治疗髋臼后柱骨折的生物力学稳定性。基于志愿者计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)数据建立骨盆三维有限元模型并验证其有效性,然后生成髋臼后柱骨折模型,模拟采用经坐骨结节逆行拉力螺钉、后柱单钢板、后柱双钢板和Magic螺钉进行固定,比较四种固定模型的生物力学稳定性差异。在骶骨上部施加500 N压力模拟人体重力,站位以及坐位状态下逆行拉力螺钉、后柱单钢板、双钢板以及Magic螺钉固定模型的植入物最大应力分别为:114.10、113.40 MPa;58.93、55.72 MPa;58.76、47.47 MPa;24.36、27.50 MPa;骨折端最大应力分别为:72.71、70.51 MPa;48.18、22.80 MPa;52.38、27.14 MPa;34.05、30.78 MPa。两种状态下逆行拉力螺钉固定模型骨折端位移均为最大,Magic螺钉在站立状态下位移变化量最小,但是坐位状态明显高于两种钢板固定。Magic螺钉可以满足髋臼后柱骨折的稳定性需要,与传统拉力螺钉、钢板固定方式相比具有应力分布更均匀、受力更小等优点,是一种值得推荐的内固定方法。     

多针内固定治疗跟骨骨折的有限元及临床分析

背景：选择恰当的治疗方法能明显改善跟骨关节内骨折患者的预后。 目的：旨在分析跟骨骨折多针内固定和钢板内固定两种方法的固定效果,评价2种内固定方式的临床疗效。 方法：①CT扫描正常男性右侧跟骨,建立完整跟骨三维有限元模型,模拟Sanders Ⅱ型跟骨骨折,模拟跟骨骨折钢板和多针两种内固定后受到跟腱载荷的工况,对比研究钢板功能位0°、多针功能位0°组、多针跖屈30° 组2种内固定3种分组模型的应力分布、骨折线相对位移和内固定最大主应力。②回顾性研究59例Sanders Ⅱ型跟骨骨折,其中36例患足行切开复位多针内固定,23例患足行切开复位钢板内固定, 采用Maryland足部评分系统评价跟骨骨折钢板和多针两种内固定后的临床疗效,并分析固定后软组织并发症。 结果与结论：①有限元分析中加载足踝静止状态跟腱最大载荷160 N,3组模型内固定的最大主应力值均小于内固定屈服强度225 MPa。3组模型跟骨骨折线的相对移位均小于跟骨关节内骨折手术指征的骨折线分离或移位≥1 mm的标准。连续加载1~1 000 N载荷的工况,3组模型内固定失效时对应的跟腱载荷均大于160 N。模型的应力分布显示,多针与钢板内固定都均匀分布了应力。②临床研究结果显示SandersⅡ型骨折多针固定组优良率83%,钢板固定组优良率78%,两组固定后疗效差异无显著性意义(P > 0.05),但多针固定组固定后软组织并发症发生率低于钢板固定组(P < 0.05)。     

三维组架螺钉与微创钢板固定SandersⅢ型跟骨骨折的有限元分析

背景：经皮复位加压固定的三维组架螺钉内固定在治疗SandersⅢ型跟骨骨折上已经取得了满意的临床疗效,但在生物力学方面是否可以达到微创钢板内固定的稳定性,以及对比之后的优势与缺点还不得而知。目的：通过有限元分析方法探讨不同内固定装置对SandersⅢ型跟骨骨折的固定效果。方法：选择1名26岁成年健康男性志愿者,根据其跟骨CT数据制作SandersⅢ型跟骨骨折有限元模型。选用经皮微创三维组架螺钉、跗骨窦微创钢板分别固定跟骨骨折模型,分别施加350,700 N纵向载荷,分析2种模型的位移、应力分布情况,比较各种模型的稳定性。结果与结论：(1)三维组架螺钉模型中骨块与内植物的峰值应力明显低于微创钢板模型,三维组架螺钉模型中骨块与内植物的平均应力也明显低于微创钢板模型;(2)2种模型的最大位移均位于后距关节面内侧,三维组架螺钉模型的最大位移小于微创钢板模型;(3)微创钢板模型前突骨块与内侧骨块的纵向位移更小,三维组架螺钉模型内侧骨块与中段骨块的横向与垂直位移更小;(4)提示2种内固定模型均能提供满意的固定效果,其中三维组架螺钉模型使应力分布更均匀、骨块综合位移更小,能提供更好的横向与垂直稳定性...     

可塑形跟骨钛钢板的生物力学研究

目的：研究可塑形跟骨钛钢板的生物力学性能及其对跟骨骨折固定的有效性,为临床应用提供理论依据。方法;对钢板各部分及螺钉的生物力学性能进行测定,并运用实验应力分析方法对8具新鲜跟骨骨折模型进行内固定分析。结果：该钢板固定的跟骨骨折其强度与刚度均高于正常足（P＜0.05）,足以能承载足部所受的力学载荷。结论：可塑形跟骨钛钢板在接能力高,柔性大,固定可靠、贴合、稳定性发,是固定跟骨骨折理想的内固定器械。     

可塑性钛钢板治疗SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折23例临床分析

目的探讨切开复位可塑性跟骨钛钢板治疗跟骨骨折的疗效。方法回顾性分析我院自2006年1月至2008年1月SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折病人23例。治疗采用手术切开复位并用可塑性钛钢板进行固定。结果所有病例均获随访,按Maryland足部评分系统评价术后功能,本组23例骨折中,优12例,良9例,可2例,优良率91.30%。结论手术切开复位,钛钢板内固定治疗SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折是一种有效治疗方法。     

髋臼横断骨折双柱内固定的生物力学分析*

背景：骨盆髋臼骨折治疗的关键是精确的骨折复位和稳定的内固定。 目的：分析比较3种髋臼横断骨折双柱内固定手术的生物力学特性,找到固定效果最好的双柱内固定手术方法。 方法：建立各向异性的骨盆髋臼横断骨折模型,通过对最大位移、最大等效应力等评价指标的有限元综合分析,比较分析双柱螺钉、前柱螺钉后柱钢板、双柱钢板等3种双柱内固定方法在站立位置的生物力学性能差异。 结果与结论：有限元分析双柱螺钉固定最大位移1.827 mm,最大等效应力26.589 MPa;前柱螺钉后柱钢板固定最大位移2.080 mm,最大等效应力106.04 MPa;双柱钢板固定最大位移2.987 mm,最大等效应力200.37 MPa。3种双柱内固定方法稳定性最好的是双柱螺钉固定,最后是双柱钢板固定。      

可吸收螺钉置入固定简单外踝骨折的有限元分析

BACKGROUND: Compared with the metal screws, absorbable screws have more obvious advantages, such as does not have to conduct internal fixation removal, non-metallic components, no influence on the magnetic resonance imaging of patients after implantation, relatively simple operations, namely drilling-tapping-screws fixation, more in line with the principles of minimally invasive in orthopedics. OBJECTIVE: To investigate the biomechanical characteristics of absorbable screw fixation in repair of simple lateral malleolus fractures by means of finite element technology. METHODS: The three-dimensional model of simple lateral malleolus fractures and absorbable screw model were established, and then fixed according to standard orthopedic surgical techniques. The reference load when the load bearing of fibulotalar joint reaching the peak value in a normal adult gait cycle was loaded. The stress distribution and displacement of fibula and absorbable screws were analyzed. RESULTS AND CONCLUSION: There were totally 38 542 units, 8 790 nodes in the single screw fixation model. When the articular facet of lateral malleolus loading 300 N, the maximum stress of screws was 89.35 MPa, the maximum displacement was 0.5 mm, the maximum displacement of the distal fracture was 0.5 mm. When the articular facet of lateral malleolus loading 450 N, the maximum stress of screws was 152.58 MPa, the maximum displacement was 0.59 mm, the maximum displacement of the distal fracture was 0.77 mm. There were totally 43 115 units, 9 496 nodes in the double screws fixation model. When the articular facet of lateral malleolus loading 300 N, the maximum stress of screws was 38 MPa, the maximum displacement was 0.44 mm, the maximum displacement of the distal fracture was 0.44 mm. When the articular facet of lateral malleolus loading 450 N, the maximum stress of screws was 66.68 MPa, the maximum displacement was 0.48 mm, the maximum displacement of the distal fracture was 0.49 mm. The experiment verified the biomechanical feasibility of absorbable screw fixation in repair of simple lateral malleolus fractures. For simple involving only the lower lateral fibular fracture, absorbable screw fixation is entirely feasible, and usually requires at least two screws to maintain the stability of the articular surface of the reset.       

桥接组合式内固定系统与锁定接骨板钉系统在股骨骨折应用中的有限元分析

背景：桥接组合式内固定系统在人体骨折固定上,与锁定钢板相比效果如何,有待实验证实。 目的：比较桥接组合式内固定系统与金属锁定接骨板钉系统固定股骨干骨折的生物力学特性。 方法：对两种固定方式的有限元模型进行模拟加载,了解各模型中骨与内固定的应力分布和应变特点,并对结果加以分析。 结果与结论：爬楼梯时接骨板锁定螺钉上的应力比步态时增48.6%,达到480 MPa,最大应力出现在中间锁定螺钉上。桥接系统中间联接棒上的最大应力比步态时大34.1%,最大值为373.9 MPa,出现在联接棒中间略远端附近;骨折区域上的应力桥接组合式内固定系统小于金属锁定接骨板钉系统。提示桥接组合式内固定系统较金属锁定接骨板钉系统具有更好的生物力学性能,固定更牢靠、利于骨折生长,是骨折内固定的一种更好选择。     

全螺纹松质骨螺钉治疗跟骨骨折疗效观察

目的探讨采用克氏针撬拨复位,微创小切口钢板全螺纹松质骨钉内固定治疗跟骨关节内骨折的临床疗效。方法2009年9月开始采用微创钢板螺栓加压内固定系统治疗跟骨关节内骨折,在实践中不断探索改进,于2011年2月开始将部分病例采用全螺纹松质骨螺钉替代加压螺栓固定,取得良好临床效果。此组病人40例;男21例,女19例;年龄21-65岁,平均41岁;左足16例,右足24例;均为闭合性跟骨关节内移位骨折,致伤原因：高处坠落伤29例,车祸伤11例;合并脊柱骨折2例,骨盆骨折1例,同侧股骨骨折2例。骨折按Sanders分型：Ⅱ型12例,Ⅲ型24例,Ⅳ型4例。所有患者术前行X线检查和CT扫描三维重建,以了解跟骨压缩的程度和关节面的完整性。结果所有患者术后均获得3～16月（平均12月）随访。切口均甲级愈合。Boehler角、Gissane角和跟骨宽度分别由术前的6．05°±3．56°、159．27°±10．62°、41．17±2．06mm恢复到术后的31．86°±2．67°、117．24°±8．47°、31．25±1．78mm,3个月后为32．61°±4．56°、119．59°±2．11°、32．12±1．86mm。骨折完全愈合,无一例发生切口皮缘坏死和感染、腓骨长短肌肌腱腱鞘炎,未出现骨折移位或内固定失败等情况。美国骨科足踝外科学会（American Orthopaedic Foot ＆ Ankle Society, AOFAS）评分系统的踝．后足评分为术前20．73±11．92分、术后3天71.38±9．47分、术后3个月72．76±17．62分。结论全螺纹松质骨螺钉替代自断型加压螺栓进行固定,可有效恢复跟骨的宽度,避免了内侧神经血管的损伤,易于取出,并发症少,临床效果满意。     

基于有限元法的跟骨生物力学分析

目的基于有限元方法分析跟骨的生物力学特性。方法通过CT扫描,利用Mimics、Geomagic等软件,建立跟骨有限元模型,并分析在正常站立和外力冲击下跟骨的应力分布和位移趋势。结果在正常站立情况下,跟骨应力、应变整体分布均匀,应力、应变均较小;在受到外力冲击作用下,跟骨的整体应力、应变有明显的上升,其跟骰关节面的应力、应变明显增大。结论通过有限元方法分析跟骨中立位时在不同加载情况下跟骨的应力、应变情况,进一步探讨跟骨的生物力学特性以及跟骨骨折发生机制,为临床跟骨骨折治疗提供一定的理论依据。