重建钢板与钛制弹性钉两种内固定方式治疗锁骨中段骨折的有限元分析

目的 应用有限元方法分析锁骨中段骨折分别采用钛制弹性钉(titanium elastic nail,TEN)髓内固定和重建钢板固定后的应力分布、最大应力.方法 利用Mimics软件对锁骨的CT数据进行三维重建,建立无损锁骨、锁骨中段骨折,分别采用TEN髓内固定和重建钢板固定的三维有限元模型.运用Abaqus 6.9软件对建立的模型进行有限元分析,模拟锁骨远端250 N轴向载荷及250 N垂直载荷下,计算三者锁骨远端位移、最大应力及应力分布等情况.结果 轴向载荷下锁骨远端轴向位移为TEN固定模型(0.23 mm)＞无损锁骨模型(0.14 mm)＞重建钢板固定模型(0.11 mm),垂直载荷下锁骨远端垂直位移为TEN固定模型(5.12 mm)＞无损锁骨模型(3.71 mm)＞重建钢板固定模型(2.25 mm).轴向载荷锁骨最大应力为TEN固定模型(33.1 MPa)＞重建钢板固定模型(18.7 MPa)＞无损锁骨模型(15.5 MPa);垂直载荷锁骨最大应力为TEN固定模型(146.3 MPa)＞无损锁骨模型(64.1 MPa)＞重建钢板固定模型(56.1 MPa).两种载荷下TEN固定模型锁骨的应力分布均与无损锁骨模型较接近;垂直载荷下重建钢板固定模型锁骨的应力分布与无损锁骨模型明显不同.内植物最大应力,轴向载荷为TEN固定模型(191.5 MPa)＞重建钢板固定模型(52.3 MPa),垂直载荷为TEN固定模型(1 248.0 MPa)＞重建钢板固定模型(421.7 MPa).结论 TEN髓内固定治疗简单的锁骨中段骨折,锁骨应力分布更接近于正常锁骨,但其骨折端锁骨及TEN应力均较大.重建钢板固定锁骨中段骨折,其固定效果更稳定,但应力遮挡效应更明显.因此,对于简单移位的锁骨中段骨折,建议采用TEN髓内固定治疗,但术后早期患肩应避免过度锻炼及持重.