髌骨骨折AO张力带内固定有限元模型的建立和分析

背景：目前有关髌骨骨折内固定的生物力学研究大多集中在尸体标本上,应用现代有限元法进行分析的报道较少。 目的：建立髌骨骨折AO张力带内固定的三维有限元模型,并对所建模型进行有限元力学分析。 方法：选择1名成年女性志愿者,行下肢薄层CT扫描,将图像数据导入Mimics 10.01 软件通过Region growing提取右侧髌骨polylines,导入Geomagic studio 10.0建立髌骨几何模型。将髌骨几何模型导入PRO/E 2.0软件中,利用软件中的分割功能模拟髌骨骨折,利用软件中的扫描功能,生成两根折弯的克氏针和环形钢丝,建立三维髌骨骨折AO张力带内固定模型,导入ANSYS中建立三维有限元模型,模拟屈膝90°髌股关节作用力600 N进行有限元分析,分析其位移及变形特点。 结果与结论：AO张力带有多向加压作用,及明显对抗股四头肌向上拉应力的作用。提示有限元分析结果与生物力学结果相符,建立的髌骨骨折AO张力带内固定有限元模型有效,有助于更全面了解张力带内固定髌骨骨折的生物力学原理,为临床治疗提供借鉴。     

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。     

利用有限元分析爱惜邦线缝合固定与带线锚钉

目的 利用有限元方法对比分析爱惜邦线缝合固定与带线锚钉缝合固定髌骨下极骨折的生物力学稳定性。方法 选取1名健康成年志愿者的膝关节CT图像,建立髌骨下极骨折模型,并在此基础上建立5#爱惜邦线、带线锚钉骨折固定三维模型。其中,模型1采用5#爱惜邦线独立间断垂直缝合技术固定髌骨下极骨折,模型2在模型1基础上将两端爱惜邦尾线从髌腱下方连续锁边缝合至对侧骨折近端并收紧打结,模型3采用锚钉技术固定。分析在不同屈膝角度下各骨折固定模型的应力和位移分布。结果 在0°~90°范围内,随着屈膝角度增加,最大应力和最大位移也随之增大。在同一屈膝角度下,带线锚钉固定方式的应力水平最高,爱惜邦线固定联合锁边缝合方式的应力水平最低且应力分布最均匀;单纯爱惜邦线缝合的位移形变量最大,带线锚钉固定方式的位移形变量最小。结论 爱惜邦线缝合后加以髌腱周围的锁边缝合最大位移相对适中,且最大应力也相对较小,是临床中固定髌骨下极骨折的可靠方法。     

抗剪切力镍钛记忆合金髌骨爪的设计与临床应用

目的研制能够抗剪切力的镍钛记忆合金髌骨爪,用于髌骨骨折的治疗。方法利用镍钛记忆合金的生物特性和髌骨的解剖特征以及髌骨骨折后膝关节活动时骨折端受力情况,设计一种符合髌骨解剖学特征和同时具有抗张力和抗剪切力的形态记忆髌骨爪。临床应用髌骨骨折41例。平均随访2.1年。结果抗剪切力记忆合金髌骨爪能够起到有效的生物固定,将记忆应力加压于骨折端,形成三唯记忆接骨,防止因骨折端产生的剪切力而出现髌骨上下错位,保证了膝关节的正常活动。骨折平均愈合时间为1.8月,关节活动度正常。结论抗剪切力镍钛记忆合金髌骨爪是治疗髌骨单纯骨折的一种有效的技术和方法。     

空心螺钉联合“8”、“0”张力带钢丝内固定治疗髌骨横行骨折模型的有限元分析与比较

目的 通过有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)比较空心螺钉联合“8”或“0”张力带钢丝内固定系统治疗髌骨横行骨折模型的稳定性。 方法 采集1名48岁健康男性志愿者的计算机断层扫描(CT)图像。首先在计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD)系统中建立髌骨几何模型,导入到Ansys系统中,建立不含软组织和软骨的髌骨有限元模型。髌骨横切面与髌骨正中横切面相交,构建髌骨横行骨折模型。固定髌骨近端,在髌骨远端施加牵引力。模型设置在非负重伸展时膝关节屈曲90°的条件下,髌骨关节面中部与软骨覆盖的股骨远端接触。 结果 在牵引力200 N条件下,采用“8”或“0”张拉带钢丝固定系统固定时,螺钉的最大相对位移分别为0.32 mm和0.20 mm,钢丝的最大相对位移分别为0.36 mm和0.21 mm,髌骨的最大相对位移分别为0.35 mm和0.22 mm。两组螺钉的最大等效应力分别为778.01 Mpa和941.88 Mpa,钢丝的最大等效应力分别为311.51 Mpa和336.24 Mpa,髌骨的最大等效应力分别为3.81 Mpa和3.66 Mpa。两组螺钉和钢丝均存在应力集中。 结论 基于有限元分析,“0”张力带钢丝比“8”固定系统联合空心螺钉治疗髌骨横断骨折时更稳定。     

髌股关节紊乱行关节镜手术治疗对髌股关节生物力学改变的三维有限元分析

目的采用三维有限元方法分析关节镜下行外侧髌骨支持带松解、内侧髌骨支持带紧缩手术前后髌股关节应力分布的改变情况。方法建立髌股关节紊乱患者关节镜手术前后髌股关节三维模型,并计算分析在加载200 N载荷下模型在不同屈膝角度(30°、60°、90°、120°)时的髌股关节最大应力和应力分布。结果关节镜术后模型不同屈膝角度的髌股关节最大应力较术前明显减小;术前髌股关节应力集中在髌股外侧关节面,而术后髌股关节应力得到重新分配。结论关节镜下外侧髌骨支持带松解、内侧髌骨支持带紧缩手术后,髌股关节不同屈膝角度的应力得到改善,为关节镜手术方法可以有效恢复髌股关节内外侧关节面压力平衡提供客观理论依据。对于临床上存在力线异常的早期髌股关节紊乱患者,建议应尽早手术干预。     

髌骨骨折手术式疗效及体会——附68例临床分析

髌骨骨折是常见的关节内骨折,治疗方法甚多,本文报道我院1992年9月～1997年9月手术治疗髌骨骨折68例的疗效及体会.1 临床资料1.1 一般资料 68例中男性43例,女性15例,年龄21～73岁,平均年龄46.8岁,横形骨折34例,粉碎性骨折26例,髌骨下1/3骨折8例.1.2 治疗方法 髌骨固定9例;髌骨周围缝合固定9例;克氏针 张力带固定25例;髌骨周围缝合 张力带固定20例;髌骨下1/3切除3例;髌骨全切除2例.1.3 治疗结果随访65例,随访时间2～48个月,平均18个月.随访结果分4级优患膝无疼痛,膝关节功能基本正常,屈膝丢失度小于15°;良 患膝下蹲时稍疼痛,屈膝丢失度小于30°;中 行走时患膝疼痛下蹲时加重,屈膝丢失30°～40°,有伸膝延迟;差 行动困难,屈膝丢失度在50°以上.     

可调式髌骨爪结合可吸收线与克氏针钢丝张力带修复粉碎性髌骨骨折的比较

背景：高能量下髌骨粉碎性骨折明显增多,单一的内固定已无法满足髌骨解剖复位、多点坚强固定及早期功能锻炼的要求。 目的：比较切开复位可调式髌骨爪+可吸收线与克氏针钢丝张力带修复粉碎性髌骨骨折的临床效果。 方法：纳入粉碎性髌骨骨折患者57例,随机分为2组,29例采用切开复位可调式髌骨爪+可吸收线固定,28例切开复位克氏针钢丝张力带固定。对比观察两组手术时间、切口长度、骨折愈合时间、治疗后并发症及膝关节功能美国特种外科医院评分,并进行统计学分析。 结果与结论：可调式髌骨爪+可吸收线固定组与克氏针钢丝张力带固定组切口长度、手术时间方面的差异无显著性意义;两组在骨折愈合时间、并发症发生率及治疗后膝关节功能方面的差异有显著性意义,可调式髌骨爪+可吸收线固定组优于克氏针钢丝张力带固定组(P < 0.05)。提示与克氏针钢丝张力带相比,可调式髌骨爪+可吸收线固定修复髌骨粉碎性骨折具有骨折愈合时间短、治疗后并发症少、膝关节功能恢复好等优点,固定符合生物力学内固定的原则,且操作简便,固定牢靠,具有良好的应用前景。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      

改良张力带与髌骨爪置入治疗髌骨骨折:同一机构7年230例资料比较

背景:目前临床治疗髌骨骨折的内固定材料众多,但临床结果差异较大。如何选择适合中国医疗条件,疗效肯定,操作可行的材料仍然是临床需要解决的重要问题。目的:比较改良张力带与髌骨爪置入治疗髌骨骨折的疗效,为临床选择恰当的治疗方式提供依据。方法:选择2002-01/2009-01在石河子大学医学院第一附属医院骨一科治疗的230例髌骨骨折患者,其中143例应用改良克氏针张力带内固定治疗,87例应用髌骨爪置入内固定治疗。从手术时间、骨折愈合时间、并发症发生率、治疗费用和关节功能评价4个方面进行比较。结果与结论:两组病例均获随访4个月以上。①对于单纯横行骨折,两组病例在手术时间、骨折愈合时间、置入后疗效、置入后并发症发生率差异均无显著性意义(P0.05),髌骨爪组的治疗费用明显高于张力带组(P0.01)。②在粉碎性骨折的治疗中,手术时间和骨折愈合时间差异不明显(P0.05),髌骨爪组的治疗费用明显高于张力带组(P0.01),髌骨爪组置入后并发症发生率显著低于张力带组(P0.01),髌骨爪内固定组优良率为100%,显著高于改良克氏针张力带内固定组78.9%(P0.01)。③应用改良张力带治疗单纯横行骨折疗效可靠,明显减低医疗消耗,可作为髌骨横行骨折首选治疗方法。对于复杂粉碎性骨折,髌骨爪具有固定可靠、疗效显著的优点,应受到临床医生的重视。     

治疗髌骨下极骨折不同手术方式的对照研究*

目的对比分析3种不同内固定方式治疗髌骨下极骨折的临床疗效,探讨袢钢板结合髌骨爪治疗髌骨下极骨折的优缺点。方法回顾性分析本院自2011年7月至2018年1月收治的81例髌骨下极骨折的患者,将其分为A组(袢钢板结合髌骨爪固定30例)、B组(张力带固定26例)、C组(荷包缝合辅助外固定25例);统计3种手术的操作时间、术中出血量、骨折愈合时间及术后1年膝关节屈膝角度,对比分析3组的膝关节功能及临床疗效。结果膝关节Bostman功能评分:A组为100%,B组为80.77%,C组为72%,A组膝关节功能评分明显优于B组和C组(P0.05)。术后1年关节屈膝角度A组优于B组和C组(P0.05)。在手术操作时间上,A组高于B组和C组(P0.05)。术中出血量A组高于B组和C组,但与B组比较差异无统计学意义(P0.05),与C组比较差异有统计学意义(P0.05),三组骨折愈合时间比较差异无统计学意义(P0.05)。A组未见明显并发症;B组有4例出现克氏针退针,2例因内固定失效致关节僵硬;C组患者有4例出现股四头肌萎缩,7例关节僵硬。结论袢钢板结合髌骨爪治疗髌骨下极骨折虽然术中操作时间略长,但内固定坚强可靠,术后能早期行康复功能锻炼,关节功能及活动度恢复好,并发症少。     

Modified pre-curved patellar basket plate, reconstruction of the proper length and position of the patellar ligament--a biomechanical analysis

Biomechanical properties of basket plate fixation for fracture dislocation in the distal part of the patella were studied on 22 fresh-frozen lower extremities (human cadaveric knees). The patella and the patellar ligament with the proximal tibia were removed. A comminuted fracture of the distal part of the patella was created with a chisel. The fractured patella, patellar ligament and tibial tuberosity of each specimen were fixed with a basket plate and mounted into the jaws of the testing machine. The measured load to failure was 421.66+/-45.90 N, which is approximately 70% higher than the results in other studies. The results of the measurements verified the results of finite element analysis. The modified precurved patellar basket plate developed in this study showed improved performance compared to the pre-existing fixation methods.     

纽扣式缝合在固定髌骨粉碎性骨折游离软骨块中的应用*

目的 探讨纽扣式缝合在固定髌骨粉碎性骨折游离软骨块中的应用及临床疗效。方法 使用纽扣式缝合技术辅助固定髌骨粉碎性骨折游离软骨块患者15例,术后影像学评估骨折复位,临床采用患膝关节活动度和Böstman髌骨骨折功能评分评估关节功能。结果 15例患者均获得6 ～ 18个月随访,术后伤口均愈合良好,X线平片及膝关节CT检查骨折对位、对线良好,关节面平整。术后6个月随访X线片显示骨折均骨性愈合,未见骨块脱落及创伤性关节炎; 术后6个月膝关节活动度屈曲平均为（128.00±5.39）°（116° ～ 135°）,伸平均为（2.00±1.31）°（-2° ～ 6°）; Böstman髌骨骨折功能评分平均为29分,其中优13例,良2例,优良率为100%。结论 纽扣式缝合能有效固定髌骨骨折中的游离软骨块,术后可早期行康复功能锻炼,未见游离骨块脱落,临床疗效满意。     

全膝关节置换后关节线变化对髌股关节生物力学的影响

BACKGROUND: In addition to infection, the reasons for total knee arthroplasty revision are polyethylene liner wear and prosthesis loosening. The impact of joint line height on patellofemoral biomechanics was inconclusive. OBJECTIVE: To study the impact of joint line changes after total knee arthroplasty on patellofemoral joint biomechanics. METHODS: Three-dimensional finite element models were established after total knee arthroplasty. The impact of different joint line height on quadriceps tensile force, patella tendon tension, and patellofemoral joint forces was calculated at range of flexion of 0°, 30°, 60° and 90°.  RESULTS AND CONCLUSION: (1) At knee flexion of 0°, the height of the joint line in -3 mm-4.5 mm did not have great impacts on quadriceps tensile force, patella tendon tension and patellofemoral joint forces. (2) At knee flexion of 30°-90°, the height of the joint line below 3 mm did not have great impacts on quadriceps tensile force, patella tendon tension and patellofemoral joint forces. The height of the joint line more than 3 mm had obvious impacts on quadriceps tensile force, patella tendon tension and patellofemoral joint forces. (3) It was recommended that the height of joint line in total knee arthroplasty was preferably controlled within 3 mm.      

空心螺钉不同固定方式治疗后踝骨折的生物力学研究

目的 基于有限元方法研究空心螺钉不同角度固定对后踝骨折的生物力学影响,确定空心螺钉的最佳固定方式。方法 采用CT图像重建包含胫骨、腓骨、距骨以及相应软骨和韧带的踝关节有限元模型,在验证其有效性基础上建立1/2后踝骨折模型,分析空心螺钉不同固定方式对后踝骨折固定模型的生物力学影响。结果 与螺钉0°、5°、10°、20°固定相比,螺钉15°固定时模型位移最小。螺钉15°固定时,螺钉应力比螺钉5°、10°、20°固定模型小,比螺钉0°固定模型大。但螺钉0°固定时,踝关节接触应力峰值比正常踝关节接触应力峰值大得多,易造成创伤性骨关节炎。结论 空心螺钉治疗累及关节面不超过1/2的后踝骨折安全有效;螺钉以不同角度固定时,模型的位移和应力不同。螺钉固定角度为15°时生物力学稳定性最好,可用于指导临床手术。