第二代数字化人体骶骨纵形骨折微创内固定的有限元分析

目的比较经皮骨盆后方张力带钢板和经皮骶髂螺钉固定Denis 3类骶骨纵行骨折的术后稳定性和力学相容性,为不同类型骨折的内固定术式选择提供依据。方法采用第2代中国数字化人体"男性第23号"CT和MRI,构建完整骨盆有限元模型,骶骨Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区纵形骨折伴同侧耻骨上下支骨折的经皮后方张力带钢板内固定有限元模型,以及这3类骨折的经皮骶髂螺钉内固定有限元模型。根据腰骶脊柱三柱加载模式和骶髂关节生理运动模式采用多方案有限元分析及实验验证。结果骶骨Ⅰ区骨折时,张力带钢板组(P组)的后环与前环器械应力均比骶髂螺钉组(S组)明显增加,骶骨位移也增加。骶骨Ⅱ区骨折时,P组后环与前环器械应力均比S组减小,骶骨位移明显减小。骶骨Ⅲ区骨折时,P组后环与前环器械应力以及骶骨位移均比S组明显减小。结论从内固定术后稳定性、骨折愈合的力学相容性及手术操作的安全性等方面考虑,经皮骶髂螺钉比较适合治疗骶骨Ⅰ区纵形骨折的垂直不稳定型骨盆,而经皮后方张力带钢板比较适合治疗骶骨Ⅱ区和Ⅲ区纵形骨折的垂直不稳定型骨盆。     

跨伤椎与经伤椎固定治疗胸腰椎爆裂性骨折的有限元分析

[摘要]目的 利用三维有限元方法研究跨伤椎4钉内固定与经伤椎6钉内固定两种方法治疗L1椎体爆裂性骨折的应力分布情况。方法 选取1例外伤致L1椎体爆裂性骨折患者,AO分型：L1：A4（N0;M1）。利用CT扫描数据建立T12-L2节段脊柱模型,在此基础上分别建立跨伤椎4钉内固定模型和经伤椎6钉内固定模型,两组模型均未使用横连接。分别对其施加相同载荷以模拟屈伸、侧屈和旋转等动作,记录模型最大位移和螺钉应力峰值。结果 成功建立了跨伤椎4钉与经伤椎6钉两种内固定模型。位移云图显示不同载荷下两种模型最大位移无明显差异,仅右旋时4钉模型较6钉模型最大位移值增加7.0%,而在其他5种姿势下两模型最大位移相差不超1.5%;应力云图显示不同载荷下4钉模型中螺钉应力峰值均较6钉模型明显增加,增加范围为24.6% ～ 38.1%。结论 跨伤椎4钉内固定和经伤椎6钉内固定均可有效恢复节段的稳定性,经伤椎6钉模型应力更加分散,可能减少内固定失败的发生。     

一种新型环形外固定架不同穿针构型对于整体稳定性影响的生物力学有限元分析

目的 比较胫骨骨折中新型环形外固定架不同穿针构型的力学性能差异,为进一步临床应用提供一定的理论基础。方法 通过有限元分析软件Abaqus对新型环形外固定架和固定装置－胫骨骨折模型系统进行仿真模拟,测量轴向载荷和扭转载荷时的骨折端相对位移和环形外固定架的应力分布,对不同构型的新型环形外固定架的生物力学性能进行评价。结果 有限元分析表明,在700 N的轴向力下,构型1发生轴向位移距离最大（2.22 mm）,构型2次之（1.36 mm）,构型3发生轴向位移距离最小（0.87 mm）;在10 Nm的轴向扭矩作用下,构型1发生轴向扭转角最大（6.87°）,构型2次之（5.01°）,构型3发生轴向扭转角最小（4.33°）。结论 应用新型环形外固定架治疗伴有严重软组织损伤的胫骨骨折时,构型1仅可作为临时固定方式,构型2和构型3均可作为终末固定方式,其中构型3的力学性能最佳,不论是轴向压缩还是扭转,其应力与变形均较小。     

外固定支架联合有限内固定治疗严重胫骨Pilon骨折

目的应用跨关节外固定架联合有限内固定治疗严重胫骨Pilon骨折。方法对58例严重胫骨Pilon骨折采用跨关节外固定架联合小切口有限内固定进行治疗。结果本组58例中优27例，良18例，可9例，差4例，总优良率77．6％。骨折的平均愈合时间为5．4个月。结论应用跨关节外固定架联合有限内固定治疗严重胫骨Pilon骨折疗效满意，可作为治疗Pilon骨折的首选方法之一。     

单椎节与单节段内固定治疗腰椎椎弓峡部裂的有限元分析

目的通过单椎节和单节段内固定治疗腰椎椎弓峡部裂三维有限元模型的生物力学实验,比较峡部裂状态和两种内固定情况下邻近终板的应力变化。方法利用已经建立的L4双侧椎弓峡部裂三维有限元模型,重建下腰椎内固定物如椎弓根螺钉和连接杆,将两者组合构建单椎节和单节段内固定治疗腰椎椎弓峡部裂的有限元模型,在同样约束条件及载荷下进行有限元分析,比较腰椎峡部裂状态、单椎节、单节段内固定3种力学状态下邻近终板的应力变化情况。结果轴向加压时,两种内固定方式与峡部裂状态相比较在L4下终板应力均值差异有统计学意义(P<0.05),前屈、后伸、侧屈时单椎节固定方式终板应力均值与峡部裂状态相仿,而单节段固定方式与峡部裂状态相比较在L4下终板应力均值增高有统计学意义(P<0.05),在S1上终板应力均值差异也有统计学意义(P<0.05),旋转时单椎节固定方式与其他两种状态相比在S1上终板应力均值下降有统计学意义(P<0.05)。结论单椎节经椎弓根钉棒固定系统治疗腰椎弓峡部裂在轴向加压、前屈、后伸、侧屈、旋转时不仅能提供良好的固定,而且最大程度地保留了上下椎间盘的活动,尤其在旋转运动时对下一节椎间盘有良好的稳定作用。     

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。     

新型内侧支撑钢板固定青壮年不稳定型股骨颈骨折的有限元分析

目的 应用有限元分析技术探究3枚空心钉联合Y型内侧支撑钢板治疗青壮年Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折的生物力学特性,为临床应用提供参考。方法 采集股骨三维CT,建立青壮年Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折三维模型;建立3种内固定模型（3枚空心钉、3枚空心钉联合1/3管型内侧支撑钢板及3枚空心钉联合Y型内侧支撑钢板）,通过有限元分析模型,对不同内固定方式所对应的内固定应力分布及峰值,内固定与股骨的位移分布及峰值进行分析。结果 3种内固定方式下内固定应力均分布于股骨颈骨折断端周围,3枚空心钉内固定应力峰值为40.98 MPa,3枚空心钉联合1/3管型内侧支撑钢板固定时空心钉、钢板及配套螺钉应力峰值分别为28.92 MPa、22.58 MPa、51.13 MPa,3枚空心钉联合Y型内侧支撑钢板时空心钉、钢板及配套螺钉应力峰值分别为29.66 MPa、45.50 MPa、63.65 MPa。3种内固定方式中股骨的最大位移均集中在股骨头顶端,3枚空心钉、联合1/3管型支撑钢板、联合Y型支撑钢板固定股骨位移峰值分别为0.93 mm、0.68 mm及0.60 mm,内固定位移峰值分别为0.87 mm、0.65 mm及0.56 mm。结论 对于青壮年Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折,3枚空心钉联合Y型内侧支撑钢板内固定的生物力学性能优于单纯3枚空心钉及3枚空心钉联合1/3管型内侧支撑钢板,是值得推荐的固定方式。     

外固定支架修复胫骨平台骨折的生物力学特点

BACKGROUND: Scholars have studied the three-dimensional finite element models of tibial plateau fractures with different fixation methods, but the research on three-dimensional finite element model of tibial plateau fracture fixation was not much.     

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。     

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。     

Biomechanical evaluation of two commonly used external fixators in the treatment of open subtalar dislocation—A finite element analysis

Subtalar dislocation is a rare injury caused by high-energy trauma. Current treatment strategies include leg casts, internal fixation and external fixation. Among these, external fixators are the most commonly used as this method is believed to provide better stabilization. However, the biomechanical stability provided by these fixators has not been demonstrated. This biomechanical study compares two commonly used external fixators, i.e. Mitkovic and Delta. CT imaging data were used to reconstruct three-dimensional models of the tibia, fibula, talus, calcaneus, navicular, cuboid, three cuneiforms and five metatarsal bones. The 3D models of the bones and cartilages were then converted into four-noded linear tetrahedral elements, whilst the ligaments were modelled with linear spring elements. Bones and cartilage were idealized as homogeneous, isotropic and linear. To simulate loading during walking, axial loading (70 N during the swing and 350 N during the stance phase) was applied at the end of diaphyseal tibia. The results demonstrate that the Mitkovic fixator produced greater displacement (peak 3.0 mm and 15.6 mm) compared to the Delta fixator (peak 0.8 mm and 3.9 mm), in both the swing and stance phase, respectively. This study demonstrates that the Delta external fixator provides superior stability over the Mitkovic fixator. The Delta fixator may be more effective in treating subtalar dislocation.     

髋臼部T形骨折四种不同内固定方式的生物力学有限元分析

目的　髋臼部T形骨折解剖结构较为复杂,损伤机制多种多样,在临床治疗中难以制定统一的手术金标准。本文通过建立有效的髋臼部T形骨折有限元模型,比较四种不同内固定方式的生物力学稳定性之间的差别。 方法　利用有限元建模软件建立髋臼T形骨折模型后,应用相关有限元软件建立双柱逆行拉力螺钉（A）、前柱重建钢板联合后柱拉力螺钉（B）、后柱重建钢板联合前柱拉力螺钉（C）和双柱重建钢板（D）这4种不同内固定术后的模型,分别予以模拟站位和坐位并进行加载分析。 结果　分别在站位、坐位下,在加载方式相同的情况下髋臼T形骨折前后柱骨折线上最大位移及骨折线上节点位移均数表现为A＞B＞C＞D。 结论　应用双柱重建钢板内固定方式治疗髋臼T形骨折具有良好的生物力学稳定性,后柱重建钢板联合前柱拉力螺钉次之。     

三种内外固定器械固定胫骨骨折的蠕变特性分析

BACKGROUND: The creep mechanical properties of tibial fractures after fixation with intramedullary nails, steel plates and external fixation support are rarely reported.     

可吸收螺钉结合跨关节外固定架治疗Pilon骨折

目的总结应用可吸收螺钉结合跨关节外固定架治疗Pilon骨折的临床经验,探讨其临床疗效。方法回顾分析应用可吸收螺钉结合跨关节外固定架治疗32例Pilon骨折,本组患者32例中男21例,女11例;年龄22~48岁,平均35岁。骨折分型按照Ruedi-Allgower分类方法,I型6例;Ⅱ型16例;Ⅲ型10例。结果对32例患者随访6~12个月(平均9个月)。骨折愈合时间为3~9个月(平均4个月)。按照Mazur标准评价32例骨折中优,16例;良,12例;可,3例;差,1例,优良率达87.5%。结论应用可吸收螺钉结合外固定架治疗Pilon骨折,创伤少,骨折愈合率高,并发症少。     

下颈椎三种侧块内固定方式的有限元分析*

目的 分析下颈椎三种内固定方式的应力分布情况。方法 本文对验证合格的下颈椎C3-C7节段模型在Solidworks中进行C4-C6三节段全椎板切除,在三维建模软件中建立三种内固定方式,即Magerl法、Magerl改良法1（以下统称Magerl-1法）和Magerl改良法2（以下统称Magerl-2法）的模型。在Hypermesh中对建立完成的模型,采用相同的方法进行网格划分,然后在Abaqus中进行下颈椎材料属性的定义、韧带的添加以及加载等。分析模型在前屈、后伸、左右侧屈和左右旋转6种动作下3种内固定技术的应力分布情况。结果 Magerl法与Magerl-1在6种动作下的应力峰值没有明显的差异,而Magerl-2在左右旋转动作下的应力峰值明显比其他2种方法大,且超出其他动作平均应力峰值约69.2%。结论Magerl-2方法在人体颈部左右旋转活动情况下,内固定系统更容易产生疲劳或断裂;三种方法内固定结构应力都主要集中在第二根螺钉与钛棒的连接部分,后续的内固定技术研究中可以适当关注钛棒的强度设计优化;螺钉矢状面头倾在小于40°的范围内,倾角越大连接螺钉的稳定越高,范围内偏斜角度大的稳定性高于偏斜角度小的固定方式。     

Risk factors for surgical site infection of pilon fractures

OBJECTIVES:

Pilon fracture is a complex injury that is often associated with severe soft tissue damage and high rates of surgical site infection. The goal of this study was to analyze and identify independent risk factors for surgical site infection among patients undergoing surgical fixation of a pilon fracture.

METHODS:

The medical records of all pilon fracture patients who underwent surgical fixation from January 2010 to October 2012 were reviewed to identify those who developed a surgical site infection. Then, we constructed univariate and multivariate logistic regressions to evaluate the independent associations of potential risk factors with surgical site infection in patients undergoing surgical fixation of a pilon fracture.

RESULTS:

A total of 519 patients were enrolled in the study from January 2010 to October 2012. A total of 12 of the 519 patients developed a surgical site infection, for an incidence of 2.3%. These patients were followed for 12 to 29 months, with an average follow-up period of 19.1 months. In the final regression model, open fracture, elevated postoperative glucose levels (≥125 mg/dL), and a surgery duration of more than 150 minutes were significant risk factors for surgical site infection following surgical fixation of a pilon fracture.

CONCLUSIONS:

Open fractures, elevated postoperative glucose levels (≥125 mg/dL), and a surgery duration of more than 150 minutes were related to an increased risk for surgical site infection following surgical fixation of a pilon fracture. Patients exhibiting the risk factors identified in this study should be counseled regarding the possible surgical site infection that may develop after surgical fixation.     

延迟切开复位三柱固定治疗复杂胫骨Pilon骨折的临床疗效观察

[摘要]目的 评价延期切开复位三柱固定治疗复杂胫骨Pilon骨折疗效。方法 从2009年1月~2013年6月对13例根据Ruedi-AllgOwer分型为Ⅲ型复杂胫骨Pilon骨折采用延期切开复位三柱固定治疗。其中9例采用急诊腓骨骨折内固定+跨踝关节外固定支架固定，另4例采用跟骨牵引。伤后平均12.2天（9~17）根据相关三柱理论切开复位内固定。结果 所有病例得到随访，平均随访时间17.3月（13~24月），骨折均愈合，根据Mazur评分标准，优4例，良7例，可 2例。其中1例皮肤坏死，经VSD引流后植皮治愈，另1例表皮感染，经换药治愈。结论 延期切开复位三柱固定是治疗复杂Pilon骨折的有效方法。     

锁定钢板外置与单臂一体式外固定支架固定骨折的生物力学研究

[摘要] 目的 通过对锁定钢板（LCP）外置与外固定支架固定骨折的生物力学的研究分析，为临床应用锁定钢板外置固定治疗提供理论依据。方法 选择不同长度的牛小腿骨（胫骨20条形成骨折标本并随机分成两组），分别采用锁定钢板外置固定和外固定支架固，观察标本在不同的载荷下承受的轴向压缩、扭转和弯曲作用下变化情况。结果 两组在100、200、300、400、500、600、700N载荷轴向压缩值比较差异均有统计学意义（P<0.05），且随着载荷越大则轴向压缩值差距越大。两组在4、6、8、10、12、14N.cm扭转角度比较差异均有统计学意义（P<0.05），且随着载荷越大则扭转角度值差距越大。两组在50、100、150、200、250、300 N载荷弯曲位移值比较差异均有统计学意义（P<0.05），且随着载荷越大则弯曲位移值差距越大。结论 锁定钢板外置固定骨折在轴向压缩、扭转和弯曲等生物力学方面优于外固定支架，其在临床治疗开放性骨折方面有着潜在的应用价值。     

三枚与四枚螺钉置入治疗Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折的有限元分析

BACKGROUND: Femoral neck fracture is mainly fixed by three inverted triangle cannulated screws. Scholars have proposed to add a cannulated screw to enhance the fixation strength of femoral neck fracture of Pauwels III type based on three cannulated screw fixation, but the stability is not verified.     

有限内固定联合外固定与钢板内固定治疗胫骨平台骨折的比较

目的比较有限内固定联合外固定支架与切开复位钢板内固定治疗Schatzker Ⅵ型胫骨平台骨折的临床疗效。方法 2010年1月至2014年1月我院收治的55例Schatzker Ⅵ型胫骨平台骨折患者,根据治疗方式的不同分为联合组(采用有限内固定联合外固定支架治疗)和钢板组(采用切开复位钢板内固定治疗)。比较两组手术时间、出血量、住院天数、切口并发症、骨折愈合时间、膝关节疼痛(visual analogue score,VAS)及膝关节功能(Rasmussen评分)。结果联合组手术时间(t=7.230,P0.01)、出血量(t=8.084,P0.01)、住院天数(t=5.505,P0.01)及骨折愈合时间(t=2.871,P0.01)均显著少于钢板组。钢板组术后切口并发症发生率(38.2%)显著高于联合组(9.5%)(P0.05)。末次随访时,两组患者VAS评分与Rasmussen评分等差异无统计学意义(0.05)。结论采用有限内固定联合外固定支架治疗或切开复位钢板内固定治疗Schatzker Ⅵ型胫骨平台骨折,均可获得满意临床疗效,但前者具有创伤较小、切口并发症发生率低、住院天数较短、骨折愈合快等优点。