跟骨三维有限元模型的建立与静态分析

目的 建立一个基于健康人体的跟骨三维有限元模型,静态分析双足站立相时跟骨内部的生物力学特性,探讨跟骨骨折疼痛的内外侧应力不均衡因素.方法 选取1名健康男性志愿者,年龄28岁,体重64kg.采用16排螺旋CT对足部沿横断面连续扫描,将符合DICOM 3.0标准的CT断层图像导入MIMICS10.1中,设定阈值为226～3071 Houfield unit,确定方位后经手动编辑、区域增长、形态学操作及空洞处理等,生成足部的三维模型,从整个足部模型中提取跟骨模型.对跟骨进行面网格的优化处理后,导入ANSYS10.0中得到体网格模型.根据CT断层图像的灰度值完成模型材质的添加,生成最终的三维有限元模型.模拟研究对象双足静止站立的状态,距下关节面在整个分析过程中被全约束,自足跟及跟腱附着点处对模型分别施加垂直向上的320 N和160 N载荷,观察跟骨的Vonmises应力分布.结果 MIMICS软件能够迅速建立更为精确的有限元模型,当垂直载荷作用于跟骨后,跟骨内、外侧存在一定的应力不均衡因素.跟骨的外侧结构是明显的薄弱区域,随着跟骨外侧壁的应力增加,导致继发外侧畸形,压迫腓骨长短肌及跟骰关节产生疼痛.结论 创建的跟骨三维有限元模型,经验证是一个较为精确的正常跟骨三维模型,可用于理解跟骨内部的应力分布变化.     

跟骨骨折畸形愈合的三维形态学评估及临床意义

目的探讨基于CT图像后处理技术的跟骨骨折畸形愈合的三维形态学特征。方法收集2010年5月-2015年6月期间18例19足跟骨骨折畸形愈合患者,男12例13足,女6例6足;年龄23~62岁,平均43.3岁;按Stephens-Sanders跟骨畸形愈合分型：Ⅰ型3足,Ⅱ型7足,Ⅲ型9足。根据跟骨畸形愈合类型,结合术前三维形态学评估,选择相应的跟骨骨折畸形愈合矫形术。采用表面重建法重建出跟骨及其周围骨性结构的三维图像,应用三维拓扑窄区分割技术将图像中各构成骨分离,应用三维空间点、线、面三元素结合的组合式跟骨三维测量体系进行跟骨形态学评估。参数指标采用SPSS 18.0统计软件分析,计量资料采用配对t检验。结果通过电话预约门诊就诊的方式对术后患者进行随访,所有病例获得平均19.1个月随访,美国骨科足踝外科协会(AOFAS)踝-足评分从术前的平均(31.4±6.1)分提高至末次随访时的(77.4±7.6)分。术前B?hler角、Gissane角平均分别为(17.5°±5.6°)、(96.6°±9.9°),末次随访时分别为(34.2°±3.2°)、(124.1°±8.9°),两组间比较差异均有统计学意义(P<0.001);术后末次随访的跟骨轴长、跟骨后关节面高度、跟骨后关节面长度均较术前明显改善(P<0.001)。结论跟骨三维形态学评估是评判跟骨骨折畸形愈合术后疗效的重要措施之一。本试验结果可为跟骨骨折畸形愈合的矫形手术计划提供了一组科学、客观的参考数据。     

锁定钢板固定SandersⅣ型跟骨骨折的有限元分析

目的 通过有限元分析探讨锁定钢板固定SandersⅣ型跟骨骨折的效果. 方法 选取1名男性健康志愿者,26岁,体质量为70 kg.基于志愿者双足的三维CT扫描数据利用Mimics 13.0、Geomagic 10.0等软件建立SandersⅣ型跟骨骨折采用锁定钢板固定的三维有限元模型,从距骨予以700N轴向应力,分析跟骨骨折块和内固定的应力分布、应力峰值,以及跟骨和内固定的最大应力点、最大位移区域.结果 跟骨侧应力集中于距下关节内侧面(15.224 MPa)、近距下关节处骨块-螺钉界面(13.083 MPa)、近足跟处骨块-螺钉界面(9.786 MPa)、近跟骰关节面骨块-螺钉界面(7.632MPa)4个区域;钢板螺钉最大应力值为260.1MPa,位于后侧骨块与中前侧骨块的骨折线处.骨折块中发生位移较大的部位为载距突、后侧骨块与中间骨块接触部、中间骨块与前侧骨块接触部,分别为0.403、0.320、0.319 mm.钢板螺钉最大位移为上排螺钉远端,其中最大位移为固定载距突的螺钉远端,大小为0.390 mm.结论 锁定钢板内固定治疗SandersⅣ型跟骨骨折,存在较高创伤性关节炎的风险,建议采用一期外固定二期关节融合治疗;可对现有钢板进行改良以达到提高手术疗效的目的.     

SandersⅡ型跟骨骨折内固定治疗的有限元分析

[目的]旨在分析跟骨骨折多针和钢板两种内固定方法的固定效果,为跟骨骨折内固定选择提供生物力学依据,为临床治疗服务。[方法]CT扫描一体重64 kg正常男性右侧跟骨,建立完整跟骨三维有限元模型,模拟SandersII型跟骨骨折,模拟跟骨骨折钢板和多针两种内固定术后受到跟腱载荷的工况,对比研究两种内固定三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。[结果]有限元结果表明:加载足踝静止状态跟腱最大载荷160牛顿于两种内固定三种分组模型,钢板功能位0°组内固定最大主应力值为85.452 MPa,多针功能位0°组内固定最大主应力值为87.378 MPa,多针跖屈30°组内固定的最大主应力值为120.58 MPa。三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。三种模型跟骨骨折线等效应变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牛顿载荷的工况,当发生内固定失效时三组内固定对应最大主应力值的跟腱载荷分别为:钢板功能位0°组487.38 N;多针功能位0°组465.45 N;多针跖屈30°组340.28 N。三组模型内固定失效时对应的跟腱载荷均大于160牛顿。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。[结论]多针与钢板两种内固定方式对于跟骨SandersⅡ型骨折,其固定稳定性和应力遮挡相似。与钢板内固定相比,多针内固定更适用于SandersⅡ型骨折,并能有效降低术后软组织并发症的风险。     

Sanders Ⅱ型跟骨骨折螺钉微创治疗的有限元优化分析

目的:探讨Sanders Ⅱ型跟骨骨折微创治疗时螺钉不同固定方式后的生物力学特点.方法:将CT 扫描后的跟骨Dicom 数据输入Mimics 21.0 软件及Ansys 15.0 软件中构建跟骨三维有限元数字模型;将此模型导入UG NX 10.0 软件中,根据Sanders 分型切割跟骨,建立后关节面塌陷的Sander...     

跟骨钢板治疗跟骨骨折

2001年1月～2005年3月,我科采用跟骨钢板治疗跟骨骨折20例,疗效满意。     

跟骨外侧弧形切口治疗跟骨骨折

2007年7月～2009年8月,我科采用跟骨外侧弧形入路切开复位钢板内固定治疗24例跟骨骨折患者,效果满意,报道如下。1材料与方法1.1病例资料本组24例(25足),男16例,女8例,年龄21～52岁。其中双侧1例。合并伤:胸腰椎骨折2例,骨盆骨折1例,胫腓骨骨折2例,外科颈骨折     

跟骨钢板治疗跟骨关节内骨折

目的探讨跟骨钢板治疗跟骨关节内骨折的疗效。方法采用切开复位钢板内固定治疗SandersⅡ～Ⅳ型跟骨关节内骨折29例（32足）。术后3 d即行不负重功能锻炼,6～8周后逐渐负重锻炼。结果 29例均获得随访,时间10～32个月。根据M aryland足部评分系统评价：优20足,良8足,差4足。并发症：跟部增宽1例,距下关节炎2例（1例行关节融合）,手术切口皮缘坏死愈合不良2例,螺钉后退刺激皮肤不适1例。结论跟骨钢板治疗跟骨关节内骨折是一种有效的方法。严格掌握手术指征和合理的术后处理,可降低并发症的发生。     

跟骨骨折的手术治疗

目的:探讨AO跟骨钢板治疗跟骨有移位骨折的疗效。方法:跟骨骨折73例81足,男61例,女12例;年龄18~63岁,平均41岁。双侧跟骨骨折8例,单侧65例(左侧33例,右侧32例)。按Sanders分型:Ⅱ型36例,Ⅲ型28例,Ⅳ型9例。采用AO跟骨钢板治疗,伤后1~3d手术48例,伤后4~7d手术14例,7d以上手术11例。结果:术后73例均获得随访,时间6~26个月,平均15个月。按Fernandez标准评定分为4级,优31例,良37例,可2例,差3例。本组有7例术后出现切口边缘皮肤坏死,其中5例予以择期植皮,2例局部邻近皮瓣转移覆盖治愈。结论:AO跟骨钢板根据跟骨的解剖特点和跟骨有移位骨折的特点而设计,对跟骨骨折块进行固定有较好的把持力,增强抵抗应力,防止再移位。     

锁定跟骨钢板治疗新鲜跟骨骨折

目的 探讨采用锁定跟骨钢板治疗新鲜跟骨关节内移位骨折的临床疗效.方法 2004年10月至2006年10月,治疗34例男性闭合性跟骨关节内移位骨折患者,年龄19～42岁,平均34岁;左足14例,右足20例;高处坠落伤22例,车祸伤12例.受伤至手术时间7～21天,平均13天.术前均对伤足摄正、侧位X线片及跟骨的CT轴位片.根据Sanders分型,Ⅱ型16例,Ⅲ型18例.采用扩大外侧入路对34例患者进行手术,骨折复位后利用锁定跟骨钢板完成骨折内固定.结果 28例患者获得随访,随访时间6～40个月,平均20个月.切口均甲级愈合.B(o)hler角由术前平均7.41°±4.08°改善至术后第7天的29.74°±5.56°和术后3个月的30.00°±5.53°;Gissane角由术前平均163.71°±9.31°改善至术后第7天的122.59°±14.11°和术后3个月的125.85°±19.31°.骨折均愈合,愈合时间为6～12周.术后无一例患者发生撞击或神经、血管损伤等并发症,未出现骨折移位或内固定失败等情况.术前美国足踝外科学会(American Orthopaedic Foot & Ankle Society,AOFAS)评分系统的踝-后足评分为(17.68±9.34)分,术后3个月和6个月分别为(74.79±4.01)分和(74.28±17.92)分.结论 应用锁定跟骨钢板治疗新鲜跟骨骨折,可以获得满意的临床效果,利于患者的功能恢复.

Abstract：

Objective To evaluate the clinical outcome of operative management of displaced intraarticular fractures of the calcaneus using locking plates. Methods From October 2004 to October 2006, 34patients with close displaced intraarticular fractures of the calcaneus were fixed with Calcaneal locking Plates through the extensive lateral approach. The right foot was involved in 20 patients. The mean age was 34 yesrs with a range of 19 to 42 years. Accordiing to Sanders' classification system, there were 16 patients in style Ⅱ and 18 in style Ⅲ The mean interval between injury and operation was 13 days Standard reduction and fixation techniques were performed to realign all components of the intra-articular calcaneal fracture using a locking calcaneal fracture plate. The result were evaluated with AOFAS (American Orthopaedic Foot & Ankle Society) ankle-hindfoot scale. Results Twenty-eight patients were followed up. The follow-up duration ranged from six to forty months, with the mean of twenty months. angle and were measured at, The average B(o)hler angle was 29° and 30° and the average Gissane was 122° and 125° seven days and three months after operation. Bone union was achieved in all cases. All incisons had healed smoothly. No patient sustained lateral impingement syndrome or soft tissue complications The mean AOFAS scores that was measured three months and six months after operation was 74. Conclusion The application of the calcaneal locking plates through extended lateral approach is proved to be an effective treatment for displaced intra-articular calcaneal fracture, offering the combination of good reduction and early rehabilitation.     

跟骨骨折术后三维形态学特征与踝-后足功能的相关性：一项多中心研究结果

 目的 探讨基于CT图像后处理技术的跟骨骨折术后三维形态学特征与踝-后足功能的相关性。方法 2009年12月至2012年1月,按预设纳入标准、排除标准、退出标准,收集来自五所医院的146例跟骨骨折术后患者的临床治疗信息及CT薄层扫描的原始数据,采用容积重建法观察跟骨距下关节面的恢复状况;采用表面重建法结合三维组合式测量模式测量跟骨形态学相关参数;将观察及测量结果与患者的美国足踝外科协会(American Orthopaedic Foot and Ankle Society,AOFAS)踝与后足功能评分结果进行相关性分析。结果 男、女性组的跟骨长度、跟骨后关节面高度、跟骨后关节面长度均与AOFAS评分无相关性。男、女性组Gissane角与AOFAS评分呈负相关,B?hler角呈正相关。在距下关节面平整性观察中,关节面完全恢复平整有38例,其中AOFAS评分优良率为89.5%(34/38);关节面不平整组有108例,优良率为90.7%(98/108);两组间差异无统计学意义。结论 跟骨骨折后的Gissane角、B?hler角对踝-后足功能恢复的影响较大;而跟骨长度、跟骨后关节面高度、跟骨后关节面长度及跟骨距下关节面的平整性与踝-后足功能恢复无相关性。     

跟骨外侧壁的三维形态学特征及跟骨解剖型钢板的匹配性研究

目的 探讨基于CT图像后处理技术的跟骨外侧壁三维形态学特征及跟骨解剖型钢板的匹配度.方法 收集2009年12月至2012年1月期间100例(男50例,女50例)保留正常跟骨患者的16排螺旋CT扫描薄层原始数据.采用表面重建法(SSD)重建跟骨及其周围骨性结构的三维图像;应用三维拓扑窄区分割技术提取跟骨;应用三维空间点、线二元素结合的测量模式进行跟骨外侧壁相关参数的测量;并模拟和观察常用跟骨解剖型钢板的置放情况. 结果 本研究中男性组跟骨外侧壁的长度、高度、跟骨前部高度及跟骨后关节面长度平均分别为(80.4±3.8)、(45.4±3.0)、(24.2±2.2)、(29.3±3.1)mm;女性组平均分别为(69.5±4.2)、(36.2±3.1)、(21.1±1.1)、(23.5±2.5) mm,以上项目两组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05).男性组跟骨前部长度平均为(21.3±1.5) mm,女性组平均为(21.1±1.1) mm,差异无统计学意义(P＞0.05).男性组Gissane角和B(o)hler 角平均分别为128.4°±11.7°、51.2°±6.1 °,女性组分别为124.3°±8.6°、58.3°±6.7°,两组比较差异均有统计学意义(P＜0.05).在钢板匹配度分析中,不同类型钢板均可较理想地贴附骨面,但仍有部分钢板需剪切或折弯. 结论 本研究结果为跟骨骨折的解剖复位标准及畸形愈合矫形术前计划提供了一组科学、客观的参考数据.对跟骨解剖型钢板匹配度的深入认识可协助临床医生合理选择内置物并正确置放.     

应用三维有限元分析探讨髓芯减压术后产生的空洞对股骨头应力的影响

目的探讨股骨头缺血性坏死髓芯减压术造成的空洞形状、大小及与软骨下骨板距离对股骨头应力集中的影响。方法取成年男性正常股骨标本一具,经层厚2．0mm的螺旋CT扫描得各断面图象,输入计算机识别和提取股骨轮廓并行三维重建,导人ANSYS9．0进行前处理。按生理状态下股骨力载荷的三维空间分布,施加髋关节反力700N,外展肌力300N,髂腰肌力188N,和股外侧肌力292N。结果应力集中系数,以方孔为最大,角部倒圆方孔次之,圆孔最小。本组中,方孔与圆孔比较,应力集中最大增加可达80％;角部倒圆方孔与圆孔比较,应力集中最大增加可达30％。结论在空洞形状、空洞大小及空洞与软骨下骨板距离这三个因素中,空洞形状对应力集中的影响最大。髓芯减压术造成的空洞轮廓应以平缓曲线过渡,避免出现尖角。     

手术治疗跟骨关节内骨折

目的:总结手术治疗跟骨关节内骨折的疗效。方法:自2004年9月至2009年10月采用手术治疗跟骨关节内骨折72例,男61例,女11例;年龄19～54岁,平均39.7岁;病程1～17d,平均9.7d。术前术后行X线片和CT检查。根据Sanders分型:Ⅲ型40例,Ⅳ型32例,均采用外侧切口切开复位跟骨解剖型钢板内固定手术方法,取自体髂骨植骨填充骨缺损。根据美国足踝外科协会跟骨骨折的评分标准进行评价。结果:72例均获随访,时间10～48个月,平均38个月。按美国足踝外科协会跟骨骨折的评分标准:优14例,良38例,中9例,差11例。切口不愈合5例,距下关节炎3例。结论:切开复位钢板内固定可以使距下后关节面得到良好复位,是治疗复杂跟骨关节内骨折的有效手段。     

跟骨骨折的手术治疗策略及疗效分析

目的 探讨跟骨骨折的受伤机制、临床分型、手术治疗方法及其疗效.方法 2005年6月至2009年5月共收治70例(83足)闭合性新鲜跟骨骨折患者,男45例,女25例;年龄18～62岁,平均38.3岁.骨折根据Essex-Lopresti分类:关节外骨折20足(前突骨折5足,体部骨折9足,结节部骨折3足,内外侧突骨折3足),关节内骨折63足(舌状骨折25足,关节压缩型骨折38足).63足关节内骨折根据Sanders分型:Ⅱ型30足,Ⅲ型21足,Ⅳ型12足.采用常规足外侧"L"形切开复位普通钢板或锁定钢板内固定50足,微创切开复位螺钉固定20足,撬拨复位克氏针(或加螺钉)固定13足.20足骨缺损＞2 cm3,行骨移植治疗.术后采用美国足踝外科协会(AOFAS)踝与后足评分评价患者足部功能恢复情况. 结果 70例患者术后获12～30个月(平均18个月)随访.末次随访时70例患者83足AOFAS踝与后足评分平均为(90.3±11.0)分(48～100分).20足关节外骨折患者AOFAS踝与后足评分平均为(98.1±2.6)分(90～100分),无并发症发生.63足关节内骨折患者AOFAS踝与后足评分平均为(87.8±11.4)分(48～100分).并发症包括:切口皮缘坏死2足,经换药后创面闭合;腓肠神经损伤4足;距下关节创伤性关节炎10足. 结论 对于不同类型的跟骨骨折,术前慎重评估软组织损伤和骨折类型、程度,采用适当的治疗方法,可以获得较好疗效.关节外骨折的疗效明显优于关节内骨折.     

开放性跟骨骨折的手术治疗

目的:通过回顾性病例系列研究,探讨开放性跟骨骨折的临床疗效和预后相关影响因素。方法:2004年至2009年10月,共收治跟骨骨折427例,其中开放性跟骨骨折22例,有15例15足获随访,男9例,女6例;年龄18～66岁,平均34.7岁。跟骨骨折按照Sanders分型,Ⅰ型2例,Ⅱ型3例,Ⅲ型6例,Ⅳ型4例;软组织损伤Gustilo分型,Ⅰ型1例,Ⅱ型4例,ⅢA型5例,ⅢB型5例。按照OCIS分型,ⅠA型1例,ⅡA型2例,ⅡB型7例,ⅢA型2例,ⅢB型3例。所有患者急诊行伤口清创,预防性抗生素应用,根据伤口情况I期闭合或临时覆盖,患肢临时固定,根据软组织损伤情况急诊或择期行跟骨骨折复位内固定。随访是通过临床检查、影像学评估和AOFAS踝与后足评分进行预后评估。结果:15例患者均获随访,时间8～31个月,平均16.4个月,AOFAS评分(74.6±10.4)分(58～94分),有4足需要筋膜瓣或皮瓣覆盖伤口。有5例发生浅表感染,其中有4例为GustiloⅢ型,2例深部感染和1例骨髓炎,无患者需要截肢治疗。结论:开放性跟骨骨折如果早期合理清创,认真评估软组织损伤情况,把握内固定的时机和手术指征,选择恰当的固定方法,可以有效降低术后深部感染和骨髓炎发生率。另外,对于GustiloⅢ型和OCISB型骨折,应避免早期切开复位内固定。     

涉及跟骨前部的跟骨关节内骨折的手术治疗

目的 探讨涉及跟骨前部的跟骨关节内骨折的于术疗效. 方法 2006年3月至2008年3月收治36例42足涉及跟骨前部的跟骨关节内骨折患者,男28例33足,女8例9足;年龄19～63岁,平均40.2岁.骨折根据Sanders分型:Ⅱ型10足,Ⅲ型27足,Ⅳ型5足.42足均经跟骨外侧扩大"L"形切口进入,采用解剖重建钢板或锁定钢板固定,未予植骨.术后随访采用美国足踝外科协会(AOFAS)踝与后足功能评分标准进行临床评估. 结果 31例36足获得随访,平均随访时间为13.2个月(9～25个月).以患行最近一次临床随访为准,优11足,良22足,一般3足,优良率为91.7%.结论 为最大程度地保留跟骨周围关节的功能,要注重恢复跟骨前部的正常解剖形态,尤其是跟骰关节面的平整和跟骨的外侧长度,并进行稳定固定.     

跟骨关节内骨折畸形愈合的手术治疗

目的探讨跟骨关节内骨折畸形愈合手术治疗方法及各种方法的优、缺点。方法2002年6月至2004年3月，手术治疗跟骨关节内骨折畸形愈合28例30足，男26例28足，女2例2足；年龄23-59岁，平均39．2岁；左侧15例，右侧11例，双侧2例。受伤距手术治疗时间为2-5个月，平均3-3个月。行切开复位内固定术13例14足，行保留距下关节的跟骨截骨矫形术9例10足，行跟骨丘部重建距下关节融合术6例6足。结果28例30足中，29足皮肤切口一期愈合；1足伤口感染，经恒定负压吸引、换药后愈合。随访时间10-29个月，平均15．6个月，无一例发生截骨、关节融合植骨不愈合。平均愈合时间为2．5个月，完全负重时间为3个月。分别在手术前、后跟骨侧位及轴位X线片和CT片上测量Boehler角、Gissane角、跟骨的宽度及轴长、跟骨体一丘部高度并进行比较，手术前、后各指标相比差异均有统计学意义（均P〈0．01）。按美国足踝外科协会Maryland足评分系统评价手术前、后的功能：术前，可9足、差21足；术后，优7足、良19足、可3足、差1足；优良率为86．7％。Maryland评分术前为32分。术后为83分，平均改善51分。结论手术治疗跟骨关节内骨折畸形愈合时，应根据其病理特点，合理地选择手术方法。     

胫骨pilon骨折受伤机制的有限元分析

目的 探讨胫骨pilon骨折发生过程中胫腓骨及远端关节面的应力分布规律。方法 选择1名健康男性志愿者建立胫腓骨及距骨的三维有限元模型,根据骨折发生特点设定工况,在中立位、背伸、跖屈、内翻、外翻5种不同工况下从距骨远端向近端进行静力加载,并将模型与地面进行碰撞。结果 在静载荷下,中立位应力主要分布于踝间线以前的内踝、胫骨踝穴顶前缘及外踝,背仲位应力主要分布于外踝及胫骨踝穴顶前部,跖屈位应力分布于胫骨踝穴顶后部,内翻位应力主要分布于外踝关节面及胫骨踝穴顶外侧部,外翻位应力主要分布于外踝关节面。在碰撞情况下,中立位应力分布与静载荷下一致,背伸立应力主要分布于踝间线以前,跖屈位应力主要分布于胫骨踝穴顶之踝间线后部及外踝关节面,内翻立应力主要分布于胫骨踝穴顶外部及外踝,外翻位应力主要分布于内踝、外踝及踝间线前部。腓骨关节面存静载荷作用下均处于高应力分布状态,在碰撞过程中亦最早接受应力分布。结论 腓骨是胫骨pilon骨折发生中最早受累且受累较重的部位。胫腓骨远端关节面在骨折发生中存在4个主要应力分布区,此4个应力区向近端延伸为内、外、前、后4个柱。