手舟骨腰部骨折3种内固定方式的有限元分析

目的　通过建立手舟骨腰部骨折三维模型来比较3种不同内固定方式的生物力学差异,为临床内固定方式的选择提供依据。 方法　选取健康志愿者的腕关节CT数据,应用软件建立舟骨腰部骨折的3种内固定方式模型：克氏针固定组、Herbert螺钉固定组、钉脚固定器组。分别在中立握拳位和腕背伸桡偏位施加载荷,并分析舟骨变形量、内固定器械的应力。 结果　在3种内固定装置下舟骨的变形量,克氏针最大,钉脚固定器最小。在两种工况下,舟骨变形量和固定装置的最大应力值不等,但趋势相同,均为钉脚固定器的舟骨变形量最小、所受的最大应力最小。钉脚固定器存在偏心效应,当载荷达到临界值时,易使舟骨愈合面出现开裂或不对称偏心现象。 结论　克氏针固定效果最差,钉脚固定器的固定效果最佳,钉脚固定器术后应适当限制手部负重。     

三种内固定器械固定中足损伤的生物力学比较

目的　评价新型镍钛记忆合金三角固定器在治疗中足损伤中的固定稳定性,通过比较3 种内固定在中足外侧柱移位性损伤中对前足足底压力分布的影响并对其生物力学进行分析,为选择内固定提供实验参考。 方法　取6只成人下肢尸体冷冻标本。制成第4、5跗跖关节骨折脱位模型,对4、5跗跖关节进行记忆合金三角固定器固定,H型接骨板固定,2.0 mm克氏针固定,克氏针分别从4、5跖骨打入骰骨。经加载600 N 后,通过Tekscan压力传感器,测量前足足底压力的变化,应用ElectroForce®3510高精度生物材料试验系统机进行轴向压缩力学测试,分别计算刚度值,并进行统计学分析。 结果　第4、5跗跖关节分别用三角固定器、钢板、克氏针固定后,第4、5跖骨头下的峰值压力则较骨折脱位状态有所增大,第2、3跖骨头下的峰值压力较骨折脱位状态下都有所减小,差异有统计学意义（P<0.05）。三角固定器组第4、5跖骨头下压力峰值与正常组相近。钢板固定组、记忆合金三角固定器、克氏针固定组组对外侧柱脱位固定后与正常组相比足部总体压缩刚度值无显著差异（P>0.05）,疲劳试验后克氏针固定组静态压缩刚度较疲劳试验前明显减少,差异有统计学意义。 结论　记忆合金三角固定器治疗跗跖关节外侧柱损伤其恢复足底压力的能力及生物力学稳定性良好,为镍钛记忆合金三角固定器内固定器的临床应用提供生物力学依据。     

可吸收手舟骨螺钉的研制和生物力学研究

目的:研制一种应用于手舟骨骨折髓内同定的可吸收螺钉,通过实验了解该螺钉在标本内的抗弯曲、抗拉伸强度及嗣定骨折的实际效果,为临床应用提供依据.方法:设计制作出可吸收手舟骨螺钉.疲劳试验:成人新鲜手腕标本20例,制作成舟骨腰部骨折模型,分为可吸收螺钉固定组、克氏针同定组各10例,复位、固定.用MTS模拟手腕屈伸活动2000次,运动范围为掌屈5°～背伸25°.MTS实验前后标本行CT扫描,用数字化三维医学影像交互式处理系统(MIMICS)和游标卡尺两种方法测量舟骨骨折间隙位移量.生物力学测试:将标本舟骨取出,可吸收螺钉组、克氏针组各10例行抗拉伸试验.再取10%福尔马林溶液浸泡的舟骨标本10例,建立骨折模型后用ASS同定,行抗弯曲试验.结果:试验模型建立:游标卡尺测量法,ASS组与克氏针组测量舟骨骨折间隙位移量均为0 mm;MIMICS测量法,ASS组与克氏针组测量位移量(0.16±0.02)mm、(0.22±0.02)mm;ASS组与克氏针组两种测量方法比较无统计学意义(P＞0.05).疲劳试验:游标卡尺测量法,屈伸500、1000、2000次两组测量的位移量为0 mm、(0.23±0.03)mm,0 mm、(0.49±0.1)mm,0 mm、(1.38±0.1)mm;MIMICS测量法,ASS组与克氏针组测量位移量(0.21±0.03)mm、(1.52±0.07)mm;ASS组与克氏针组两种测量方法比较有统计学意义(P＜0.01).拉伸试验:ASS组与克氏针组抗拉伸强度为(0.95±0.02)Mpa、(0.63±0.02)Mpa;ASS组与克氏针组比较有统计学意义(P＜0.01).ASS组抗弯曲试验,弯曲强度(2.71±0.20)Mpa.结论:手舟骨可吸收螺钉对手舟骨腰部骨折的固定效果较克氏针理想,是一种可行的手舟骨骨折固定材料.     

不同固定方式对儿童肱骨近端不同高度骨折稳定性影响

目的 通过有限元方法比较不同固定方式对不同高度的不稳定型儿童肱骨近端骨折稳定性的影响。 方法建立不同高度(P1、P2、P3、P4)的儿童肱骨近端横行骨折模型,使用弹性髓内针(髓内针组)及不同构型的克氏针进行固定(4 针组、3A 组、3B 组),然后导入 ANSYS 2019 中,模拟上肢重力以及前屈、后伸、内收、外展、内旋、外旋 7 种工况,分析肱骨远端最大位移、内固定最大应力的平均值。 结果 所有高度肱骨远端最大位移的平均值均在 4 针组最小,内固定物最大应力的平均值在 P1 和 P4 高度时弹性髓内针最低,P2 和 P3 高度则是 4 针组。 结论 弹性髓内针固定在骨折面较低时优于 3 针固定,4 枚克氏针则在所有高度优于弹性髓内针固定。     

掌侧逆行固定治疗腕舟骨腰部骨折三维有限元分析

目的 建立腕舟骨腰部骨折掌侧入路螺钉逆行固定与顺行固定的三维有限元模型,分析对比逆行固定与顺行固定术后的生物力学稳定性,为逆行固定提供生物力学依据.方法 通过CT扫描获取尺桡骨远端、各腕骨与掌骨近端的空间结构信息,利用三维有限元软件建立腕舟骨腰部骨折模型.接着以临床手术操作为参照,建立不同角度螺钉逆行固定模型以及将螺钉置于腕舟骨轴线的顺行固定术后的三维有限元模型.模拟腕舟骨腰部骨折螺钉内固定术后的受力情况,比较分析逆行固定不同螺钉内固定位置骨折端水平位移和螺钉所受最大应力大小,并与顺行固定模型对比.结果 在所有逆行固定模型中,螺钉在腕舟骨轴线上时螺钉所受应力最小、骨折端水平移位最小.在所有模型之中,顺行固定模型螺钉所受最大应力最小、骨折端水平移位最小,且与逆行固定螺钉在腕舟骨轴线时的模型非常接近.结论 逆行固定时将螺钉置于舟骨轴线时模型最稳定,而当螺钉置于舟骨轴线上时,逆行固定与顺行固定生物力学稳定性未见明细差异.     

微型外固定支架和克氏针治疗Bennett骨折的三维有限元分析*

背景：有限元分析能够模拟骨外科手术方式,并对模型进行生物力学分析,此方法被认为是一种重要的、新的骨外科生物力学分析方法。 目的：利用三维有限元法分析微型外固定器和克氏针治疗Bennett骨折的稳定性。 方法：获取健康男性志愿者左手及桡骨远端骨CT扫描信息,利用Mimics软件对第一、二掌骨和大多角行三维建模,并对克氏针和微型外固定器材造模;所有数据以STL格式输出到Geomagic软件编辑,得到模型实体,把所有数据以IGES格式输出;之后导入到Aansys软件中,模拟Bennett骨折和微型外固定器外固定及克氏针内固定治疗模型,分别对模型赋予单元类型和属性建立有限元模型。在两个模型的第一掌骨头相同节点处分别施加50 N压力行非线性分析。 结果与结论：微型外固定器治疗Bennett骨折远端骨折块最大移位：X方向位移是-0.492 mm,总位移是0.638 mm;近端骨折块最大位移X方位移是-0.34 mm,总位移是0.659 mm,远近骨折块最大相对位移X方位移是0.15 mm,总位移是0.033 mm。克氏针内固定治疗Bennett骨折远端骨折块最大移位是：X方向位移是-2.873 mm,总位移是5.361 mm;近端骨折块最大位移X方位移是-2.546 mm,总位移是4.294 mm;远近骨折块最大相对位移X方位移是0.676 mm,总位移是1.667 mm。数据表明微型外固定器材外固定治疗Bennett骨折的稳定性优于克氏针内固定治疗,前者降低了术后创伤性关节炎的发生率。 关键词：微型外固定器;克氏针;Bennett骨折;第一掌骨基底骨折;三维有限元;生物力学分析 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.09.025      

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)。     

双螺栓与克氏针张力带固定治疗髌骨横形骨折模型的有限元分析

目的通过有限元分析法对比双螺栓固定系统与克氏针张力带固定系统固定髌骨横形骨折模型的稳定性。方法基于膝关节CT扫描数据,采用Mimics、Patran及Solidworks软件分别建立双螺栓与克氏针张力带固定髌骨横形骨折的有限元模型,采用Abaqus软件模拟屈膝90°髌股关节作用力600 N,分别对两个模型进行力学加载,分析位移及应力分布情况。结果螺栓系统固定治疗髌骨横形骨折时,螺栓与螺母相对最大位移为0.02396 mm,骨折端的最大接触应力值为47.57 Mpa,骨折端的最大等效应力57.40 MPa,螺栓的最大等效应力值为119.9 MPa;克氏针张力带固定治疗髌骨横形骨折时,克氏针相对最大位移为0.01338 mm,钢丝相对最大位移为0.00857 mm,骨折端的最大接触应力值为26.24 Mpa,骨折端的最大等效应力71.34 MPa,克氏针的最大等效应力值为63.1 MPa,钢丝的最大等效应力值为272.2 MPa。螺栓及克氏针张力带均存在应力集中现象,但最大应力值均小于屈服强度。结论双螺栓固定系统与克氏针张力带固定系统均能够用于髌骨横形骨折的治疗,螺栓固定的骨折端加压力更强,应力更为分散,克氏针张力带系统钢丝应力更为集中。     

切开复位加压空心螺钉内固定治疗经舟骨月骨周围骨折-脱位

目的　探讨切开复位加压空心螺钉和克氏针内固定治疗经舟骨月骨周围骨折-脱位的临床效果。 方法　对25例患者采用切开复位、克氏针固定腕骨关节,舟骨骨折复位加压空心螺钉内固定,同时修复关节囊和韧带,术后进行康复治疗。 结果　术后随访7～24个月,平均15个月,根据Cooney腕关节评分标准, 本组优8例、良10例、可5例,差2例,平均评分值82分。X线片检查舟状骨骨折一期愈合,腕关节达解剖复位,腕骨间隙正常。 结论　应用切开复位加压空心螺钉和克氏针内固定,修复关节囊和重要韧带, 有利于腕关节功能的恢复,是治疗经舟骨月骨周围骨折-脱位的较好方法。     

不同内固定器固定股骨髁上骨折的生物力学比较

背景：治疗股骨髁上骨折的内固定方法很多,其中主要有偏心位固定的钢板类和中心位固定的髓内钉类。由于两者生物力学特性的差异,在治疗股骨髁上骨折的临床疗效也不同。 目的：对治疗股骨髁上骨折的两种固定器进行生物力学对比,探讨两种固定器固定股骨髁上骨折时的应力分布差异,从而为临床选择理想的内固定器提供理论依据。 方法：选择12套成人尸体股骨,将股骨髁上横行锯断,制作股骨髁上骨折模型。将骨折标本解剖复位后,按照手术操作方法用微创内固定系统和逆行交锁髓内钉固定。在骨折断面及钉道周围共粘贴6个电阻应变片,然后将骨折模型分别置于Zwick Z100电子万能材料实验机及扭转试验机(RNJ-500)上,以线性载荷0-400 N、扭转载荷0-20 N•m加载,分析局部应力,测量两种固定器在相同载荷条件下骨折断面及钉道周围应力的大小和分布特点。 结果与结论：在实验载荷条件下,逆行交锁髓内钉组和LISS钢板组骨折断端和钉道周围应力均随着轴向载荷和扭转载荷的增大而增大。在同一轴向载荷下,逆行交锁髓内钉组较LISS钢板组在6个测试应变点应变值大(P < 0.01);在同一扭转载荷下,LISS钢板组较逆行交锁髓内钉组在6个测试应变点应变值大(P < 0.01)。 结果显示,逆行交锁髓内钉固定股骨髁上骨折中可明显降低应力遮挡,从而利于应力传导,并具有良好的抗扭转能力,从生物力学角度可以推广使用。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程全文链接：     

The influence of wire positioning upon the initial stability of scaphoid fractures fixed using Kirschner wires A finite element study

A finite element model of the carpal scaphoid and its joints was developed to study how wire positioning affects the initial stability of the fixation of scaphoid waist fractures using Kirschner wires. A transverse fracture of the scaphoid waist was simulated along with its fixation using five different two-wire configurations. The resulting models were subjected to a load simulating a 200N force passing through the wrist. Friction between bony fragments was taken into account; as the friction coefficient of cancellous bone is unknown, three different values were analysed. For each of these friction coefficient values, the smallest transverse interfragmentary displacements, and consequently maximum initial stability, were obtained for the model that simulated the maximum gap between wires in the plane of fracture. Results also show that for a similar gap in the plane of fracture, more stable fixation can be achieved when wires cross each other not only in the frontal plane of the hand, but also perpendicularly to it.     

不同类型金属植入物内固定治疗腕舟骨骨折的比较

背景：对稳定型舟骨骨折行内固定治疗与保守治疗相比可提高骨折愈合率、缩短骨折愈合及石膏外固定时间。 目的：对使用空心螺钉和克氏针内固定治疗腕舟骨骨折方法和进展进行归纳总结,比较不同金属植入物内固定治疗腕舟骨骨折临床应用的安全性和远期疗效。 方法：第一作者应用计算机检索PubMed数据及CNKI数据库,在标题和摘要中以“不同植入材料,腕舟骨骨折,内固定材料”或“Carpal bone,fracture ununited”为检索词纳入与有关生物材料与组织工程血管相关的文章;以25篇文献为主重点进行了讨论。 结果与结论：采用带有血液供应的骨瓣、骨膜移植技术治疗腕舟骨陈旧性不愈合,并加用克氏针、herbert钉、空心螺钉等内固定材料,取得了较为满意的疗效。采用空心螺钉内同定治疗可减少骨折不愈合率,促进腕关节功能恢复,改善预后,并具有多轴向、多平面稳固固定的特点,与克氏针内固定等材料相比较仍具有较优良的临床应用价值。     

尺骨茎突解剖特点与骨折分型及治疗方法

目的　根据尺骨茎突解剖特点探讨骨折分型与手术治疗方法。 方法 依据腕尺侧副韧带及三角软骨盘在尺骨茎突上的不同止点,将尺骨茎突骨折分为尖端骨折（Ⅰ型）及基底部骨折（Ⅱ型）,按骨折损伤分型分别采用克氏针结合钢丝法、微型螺钉、细钢丝或可吸收线、克氏针等手术方法进行修复。结果 106例患者获得8～42个月（平均15个月）随诊,骨折均获愈合。腕关节功能评定采用Garland和Werley评分法进行评定,优76例,良22例,可6例,差2例。优良率为92.4％。2例尺骨茎突骨折合并桡骨远端骨折,桡骨骨折内固定后,骨折位置丢失,出现短缩畸形,致腕尺侧疼痛,3例固定尺骨茎突骨折之钢丝断裂。 结论 根据尺骨茎突解剖特点对骨折分型,明确受伤发病机制,依据骨折类型采用不同手术方法,对骨折有效、稳定固定,减少并发症出现,允许较早功能锻炼,在骨折愈合及腕关节功能恢复方面有满意的疗效。     

微创治疗桡骨远端骨折安全进针区域的解剖学研究

目的　测量桡骨茎突在腕关节不同角度时与周围肌腱、血管的距离,探讨手法复位经皮闭合穿针内固定术微创治疗桡骨骨折经桡骨茎突的相对安全进针区域。 方法　20侧成人前臂标本,以腕部外固定支架固定腕部,分别在腕关节掌屈0°、20°、40°、60°和尺偏0°、30°等8个位置,测量桡骨茎突最高点与桡侧腕长伸肌腱、拇短伸肌腱的最短距离,桡骨茎突最高点与桡侧腕长伸肌腱、拇长伸肌腱、拇短伸肌腱、桡动脉各交点的距离。 结果　腕关节掌屈、尺偏运动引起桡骨茎突周围肌腱相对位置规律性地变化,腕关节在尺偏30°掌屈0°~20°范围内时,桡骨茎突的相对安全进针区域最大。 结论　以桡骨茎突最高点为体表标志,当腕关节在尺偏30°掌屈0°~20°范围内,桡骨茎突最高点周围一定距离范围内,经皮克氏针固定桡骨骨折,能最大限度降低对肌腱及血管的损伤率。     

小腿双向牵引器辅助闭合复位髓内钉固定成人胫骨干骨折

目的 研制小腿双向牵引器,使胫骨干骨折闭合复位髓内钉固定简单易行,降低手术难度。方法 胫骨干骨折患者分为两组:常规组采取常规闭合髓内钉手术方法;双向牵引器组术中膝关节半伸直位,在平腓骨小头前缘或股骨髁打入4.0～5.0 mm斯氏针1枚,在跟骨或胫骨下端打入5.0～6.0 mm斯氏针1枚,克氏针分别装入上下插销装置,调节好双侧纵行撑开杆的撑开螺母,调整骨折复位需要的牵引长度及侧方移位角度,调节插销装置的深度及骨折断端复位需要的旋转角度,之后固定插销和克氏针,进行髓内钉植入手术。比较常规组和双向牵引器结合髓内钉内固定组的手术时间、透视次数、复位优良率。结果 双向牵引器结合髓内钉内固定组较常规闭合髓内钉手术在治疗胫骨干骨折手术时间、透视次数和复位优良率具有优势。结论 小腿双向牵引器降低了手术难度,减少了手术时间和X线透视次数,提高了胫骨干骨折固定的优良率。     

克氏针与微型钢板置入内固定治疗掌指骨骨折的比较

背景：一般认为,微型钢板置入内固定治疗掌指骨骨折较克氏针效果更优,但这些报道多就手部掌指骨骨折总体范围进行比较,而未考虑不同节段掌指骨局部解剖特点及骨折的部位、类型等因素。 目的：将掌指骨骨折按局部解剖节段分组,对应比较克氏针与微型钢板置入内固定治疗掌指骨骨折的疗效。 方法：随访克氏针置入内固定治疗掌指骨骨折52例74处,微型钢板置入内固定治疗掌指骨骨折38例49处,按掌骨、近节指骨、中节指骨分组对应比较,从骨折愈合情况、功能恢复情况及伤口感染情况3方面进行疗效评价。 结果与结论：微型钢板治疗掌骨骨折优势明显,可优先选用;治疗近节指骨骨折微型钢板总体占优,但近节指骨远段及头部骨折宜采用交叉克氏针内固定更有利于患指功能恢复;治疗中节指骨骨折应优先选择克氏针;克氏针置入内固定在治疗某些掌指骨骨折病例如末节指骨骨折、关节内骨折、严重粉碎性骨折等有特殊优势。     

带锁髓内钉在股骨干骨折翻修术应用研究

目的分析股骨干骨折治疗失败的原因,探讨带锁髓内钉在翻修术中的应用疗效。方法 29例股骨干骨折翻修手术,使用带锁髓内钉内固定,19例行自体髂骨植骨。结果全部病例经8～25个月随访,骨折愈合时间为5～12月,膝关节功能恢复良好,未出现感染、骨折不愈合或断钉等并发症。结论带锁髓内钉中轴弹性固定,手术创伤小、固定可靠、满足早期功能锻炼,是股骨干骨折特别是翻修术中较理想的内固定材料。