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。     

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。     

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...     

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)。     

锁定加压钢板固定骶骨不稳定骨折的三维有限元分析

目的探讨锁定加压钢板治疗骶骨不稳定骨折的生物力学性能,提供科学依据。方法应用三维有限元方法模拟骶骨Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ区伴同侧耻骨上下支骨折的不稳定骨折,分别应用骶髂螺丝钉、骶骨棒、锁定加压钢板固定骶骨骨折,采用螺丝钉固定耻骨上支骨折,对模型腰5(L_5)椎体施以500 N的轴向应力,计算固定后骶骨及耻骨上支处的位移,并将加载下的骨应力分布同正常骨盆加载下骨的应力分布进行比较。结果三种固定中,骶髂螺丝钉的固定效果最佳,锁定加压钢板的固定效果同骶骨棒相似,三种方法固定后加载下应力分布均同正常骨盆相似。结论采用锁定加压钢板治疗骶骨不稳定骨折是一种可行的方法,尤其适用于伴有髂骨翼骨折的骶骨不稳定骨折或骶骨Ⅱ或Ⅲ区粉碎性骨折。     

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SandersⅢ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SandersⅢ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型的最大应力分别为324.70、407.90 MPa;两点固定和三点固定模型的最大位移分别为2.498、2.541 mm,前者在前后和垂直方向位移较大,但内外侧位移较小。两种模型的后关节面位移无显著性差异,Bohler’s角和Gissane’s角也在正常范围内。结论桡骨远端钢板两点固定可以满足跟骨骨折治疗的稳定性需要,与传统钢板相比具有手术创伤小、整体应力分布更均匀、可以早期开展康复训练等优点,是一种值得推荐的治疗新方法。     

交叉螺钉与钢板内固定治疗Sander III型跟骨骨折的有限元分析

目的 比较研究交叉螺钉与钢板固定治疗跟骨关节内骨折的术后即刻稳定性。方法 采集1名正常男性足部薄层CT数据集,据此建立交叉螺钉和钢板两种内植物固定跟骨Sander-III型骨折的三维有限元模型。分析两个模型在700 N垂直荷载下的应力分布和位移规律。结果 螺钉固定时应力集中于骨折端与螺钉接触的部位,不同部位螺钉的最大应力存在差别。钢板固定时应力集中于钢板与螺钉接触的位置,高应力区位于钢板中前部。钢板、螺钉与跟骨的最大应力均小于各自剪切强度。正常跟骨及骨折模型的位移集中于后距下关节,越向内侧位移越大。结论 交叉螺钉与钢板均可用于治疗跟骨骨折,固定具有良好的初始稳定性,建议术后早期进行功能锻炼和康复训练。     

交叉螺钉与钢板内固定治疗Sander III型跟骨骨折的有限元分析

目的 比较研究交叉螺钉与钢板固定治疗跟骨关节内骨折的术后即刻稳定性。方法 采集1名正常男性足部薄层CT数据集,据此建立交叉螺钉和钢板两种内植物固定跟骨Sander-III型骨折的三维有限元模型。分析两个模型在700 N垂直荷载下的应力分布和位移规律。结果 螺钉固定时应力集中于骨折端与螺钉接触的部位,不同部位螺钉的最大应力存在差别。钢板固定时应力集中于钢板与螺钉接触的位置,高应力区位于钢板中前部。钢板、螺钉与跟骨的最大应力均小于各自剪切强度。正常跟骨及骨折模型的位移集中于后距下关节,越向内侧位移越大。结论 交叉螺钉与钢板均可用于治疗跟骨骨折,固定具有良好的初始稳定性,建议术后早期进行功能锻炼和康复训练。     

交叉螺钉与钢板内固定治疗Sander III型跟骨骨折的有限元分析

目的 比较研究交叉螺钉与钢板固定治疗跟骨关节内骨折的术后即刻稳定性。方法 采集1名正常男性足部薄层CT数据集,据此建立交叉螺钉和钢板两种内植物固定跟骨Sander-III型骨折的三维有限元模型。分析两个模型在700 N垂直荷载下的应力分布和位移规律。结果 螺钉固定时应力集中于骨折端与螺钉接触的部位,不同部位螺钉的最大应力存在差别。钢板固定时应力集中于钢板与螺钉接触的位置,高应力区位于钢板中前部。钢板、螺钉与跟骨的最大应力均小于各自剪切强度。正常跟骨及骨折模型的位移集中于后距下关节,越向内侧位移越大。结论 交叉螺钉与钢板均可用于治疗跟骨骨折,固定具有良好的初始稳定性,建议术后早期进行功能锻炼和康复训练。     

交叉螺钉与钢板内固定治疗Sander Ⅲ型跟骨骨折的有限元分析

目的比较研究交叉螺钉与钢板固定治疗跟骨关节内骨折的术后即刻稳定性。方法采集1名正常男性足部薄层CT数据集,据此建立交叉螺钉和钢板两种内植物固定跟骨Sander-Ⅲ型骨折的三维有限元模型。分析两个模型在700 N垂直荷载下的应力分布和位移规律。结果螺钉固定时应力集中于骨折端与螺钉接触的部位,不同部位螺钉的最大应力存在差别。钢板固定时应力集中于钢板与螺钉接触的位置,高应力区位于钢板中前部。钢板、螺钉与跟骨的最大应力均小于各自剪切强度。正常跟骨及骨折模型的位移集中于后距下关节,越向内侧位移越大。结论交叉螺钉与钢板均可用于治疗跟骨骨折,固定具有良好的初始稳定性,建议术后早期进行功能锻炼和康复训练。     

重建钢板前置和上置固定锁骨中段斜形骨折的有限元分析

目的　通过三维有限元法对重建钢板前置和上置固定锁骨中段斜行骨折的生物力学稳定性进行比较,为临床应用提供理论参考。 方法　建立锁骨中段斜行骨折分别予以重建钢板前置位固定和上置位固定的三维有限元模型,相同的加载和约束条件下模拟轴向压缩、顺时针扭转、逆时针扭转和三点弯曲4种工况,评价不同内固定的最大等效应力、骨折块的最大综合位移和骨折断端的最大等效应力。 结果 ⑴压缩工况下前置位和上置位各评价指标无差异;⑵在顺时针扭转和弯曲时,前置位内固定装置的最大应力明显大于上置位,但骨折块的最大综合位移和骨折断端的最大应力差别不大;⑶在逆时针扭转工况下,上置位固定的各个指标数值虽大于前置位,但基本接近。 结论　对于重建钢板固定锁骨中段斜行骨折,前置位固定比上置位更容易出现应力集中,提示上置位固定的生物力学稳定性优于前置位。     

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。     

Design and finite element analysis of a novel anterolateral plate for posterior lateral column fractures of the tibial plateau北大核心

背景:胫骨平台后外侧柱骨折由于解剖位置的特殊性,手术入路及内固定的选择尚未达成共识。目的:通过有限元分析,比较新型钢板与临床3种常见内固定物固定胫骨平台后外侧柱骨折的生物力学稳定性,验证新型钢板的可行性。方法:收集1名志愿者胫腓骨CT数据,设计新型钢板,导入SolidWorks软件,建立胫骨平台后外侧柱骨折模型,同时建立4组内固定模型(新型钢板、L型锁定钢板、斜T型钢板、拉力螺钉),施加轴向载荷500,1000,1500 N,比较不同内固定模型骨折块最大位移及内固定物应力分布与峰值。结果与结论:不同内固定模型骨折块的位移、内固定物的应力峰值均随轴向力的增加近似等比增大,位移云图、应力云图呈现相似的分布特征。①在3种载荷下,斜T型钢板组骨折块位移最小,拉力螺钉组骨折块位移最大,新型钢板组骨折块位移较L型锁定钢板组小;新型钢板组、L型锁定钢板组、拉力螺钉组骨折块位移最大值均位于外侧缘近端,从近端至远端位移逐渐减小,斜T型钢板组骨折块位移最大值位于外侧缘中部,从外侧向内侧位移逐渐减小;②在3种载荷下,斜T型钢板组内固定物应力峰值最大,L型钢板组内固定物应力峰值最小,新型钢板组内固定物应力峰值大于拉力螺钉组;③新型钢板组与斜T型钢板组应力分布较为均匀;拉力螺钉组内侧螺钉中部,可见明显应力集中;L型锁定钢板组应力分布最为均匀;④结果显示,L型锁定钢板组内固定物应力分布最均匀、应力最小,但骨折块位移大,与拉力螺钉组骨折块位移相近,因此,新型钢板的生物力学稳定性优于L型锁定钢板及拉力螺钉,有良好的应用基础。     

距下关节面的解剖形态学分型及临床意义

目的 研究距下关节面的解剖学形态学特点,探讨其临床意义。 方法 选取365例人体干燥跟骨标本（性别、年龄不详）,用游标卡尺测量跟骨前、中、后3个关节面长轴之和与短轴之和;用量角器分别测量跟骨后关节面的外缘延长线与前关节面的外侧延长线,并向前延伸至跟骨前关节突的前部形成的夹角即Gissane’s角和跟骨前突的最高点至后关节面最高点连线与后关节面切点至跟骨结节上缘连线相交构成的夹角即Bohler’s角。 结果 根据解剖形态学特点,发现距下关节面分为5型：Ⅰ型（189,51.78%）、Ⅱ型（80,21.92%）、Ⅲ型（51,13.97%）、Ⅳ型（37,10.14%）和Ⅴ型（8,2.19%）。其中,Ⅲ型的长轴之和（4.55±0.6） cm小于其他型别,差异具有统计学意义（P<0.05）;Ⅱ型的短轴之和（3.68±0.51） cm大于其他型别,差异具有统计学意义（P<0.05）;Ⅴ型的短轴之和（3.3±1.2） cm大于Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型,差异具有统计学意义（P<0.05）;Ⅲ型（128.74±6.34）°在Gissane’s角上小于Ⅰ、Ⅳ型,差异具有统计学意义（P<0.05）;Ⅱ型（28.69±7.51）°在Bohler’s角上小于Ⅰ、Ⅲ型,差异具有统计学意义（P<0.05）;在本次研究中,距下关节面的左右侧差异无统计学意义（P>0.05）。 结论 距下关节面存在5种变异,以Ⅰ型为主,其解剖形态学分型对临床诊治有一定的指导意义。     

可塑性钛钢板置入治疗有移位的跟骨关节内骨折

背景：切开复位金属植入物置入内固定的方法和内固定材料很多,如特异性钢板、“U”型或者4脚钉直接固定、张力带固定等。由于跟骨形态复杂,切开复位必须是解剖复位及坚强的内固定,那么选择什么样的内固定材料方可避免远期并发创伤性关节炎和行走疼痛等症状呢？ 目的：探讨可塑性钛钢板在治疗有移位跟骨关节内骨折的临床应用价值及生物相容性。 方法：纳入对30例(34足)SandersⅡ~Ⅳ型跟骨骨折患者,采用外侧L型及斜型切口入路、开放复位,置入可塑性钛钢板内固定,全部患者均自体髂骨植骨。X射线片评估钢板置入后疗效,按照Maryland足部功能评分,综合观察患者对疼痛主观感觉、功能恢复、运动情况等方面,同时观察两种切口能否一期愈合。 结果与结论：30例中26例获得随访,时间为9~18个月,与内固定置入前相比,跟骨Bohler、Gissane角均得到很好的恢复(P < 0.001)。按照Maryland足部功能评分,优良率为88.5%,并且外侧斜型切口具备良好的优势。提示可塑性钛钢板是治疗有移位跟骨关节内骨折的可靠方法,内固定前充分有效的准备和医生对跟骨的解剖熟悉以及内固定技巧和时机的掌握是手术成功的关键。     

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Gissanes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。