锚钉数量及位置对肩关节Bankart损伤修复强度影响的有限元分析

目的:通过有限元分析的方法,研究不同锚钉数量及位置对肩关节Bankart损伤修复强度影响。方法:利用逆向建模技术,将包含正常成人志愿者肩关节的三维CT数据,导入Mimics 10.0、Geomagic 2012软件中对相关组织进行重建,然后在Hypermesh 13.0软件中进行网格划分,赋予材料属性,在Abaqus 6.14中调整MPC约束的位置及数量,建立A模型(正常对照模型)、B模型(Bankart损伤对照模型)、C模型(1枚锚钉)、D模型(2枚锚钉)、E模型(3枚锚钉)、F模型(4枚锚钉),6种工况的肩关节有限元模型。添加肱骨外旋及前移载荷,模拟肩关节前向不稳的恐惧试验。结果:(1)正常情况下,伴随着肱骨头的外旋下盂肱韧带复合体出现皱褶,并且在其前后束止点周围出现明显的应力集中。(2)Bankart损伤导致下盂肱韧带前束应力增大52.33%、后束增大45.67%,游离部分关节盂唇出现不均匀剪应力降低。(3)锚钉修复的各模型中,锚钉部位均出现明显的应力集中,并能够减小前后束韧带的应力,其中C、D模型与B模型比较差异无统计学意义(P0.05),E、F模型与B模型比较差异有统计学意义(P0.05)。结论:在修复Bankart损伤时,应用1枚或2枚锚钉能够减小下盂肱韧带前后束的应力,但如外旋角度较大时,在锚钉位置产生的应力集中明显增大,增加修复失败的风险。而应用3枚或4枚锚钉,能够通过锚钉之间的"负荷共享"效应增强对下盂肱韧带约束,并且减少锚钉自身的应力,从而确保肩关节的前方稳定,为患者的早期康复提供力学环境。