胫骨近端关节外骨折两种内固定方式的有限元分析

文题释义：

胫骨近端关节外骨折：胫骨近端是指按胫骨分区法分为 6 个解剖区：Ⅰ区为胫骨头区，Ⅱ区为胫骨结节区，Ⅲ区为近端中段骨干区，Ⅳ区为中段骨干区，Ⅴ区为远侧中段骨干区，Ⅵ区为踝上区。临床上胫骨近端常指Ⅰ-Ⅲ区，该部位骨折多由严重暴力导致，骨折损伤重，常伴有严重的软组织损伤。

有限元分析：通过计算机建立三维模型，利用数学近似的方法对真实的物理系统进行模拟。利用简单而又相互作用的元素，即单元，将简单的问题代替复杂问题，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。近年来随着计算机技术的发展，有限元分析法已在骨科的生物力学研究领域中广泛应用。

背景：随着髓内钉技术的不断改进，使用髓内钉内固定治疗胫骨近端骨折逐渐增多，然而髓内钉与双侧锁定钢板固定胫骨近端关节外骨折的生物力学稳定性尚不明确。

目的：采用三维有限元方法模拟胫骨近端关节外粉碎性骨折，分析髓内钉与双侧锁定钢板内固定在不同受力情况下的生物力学特点。

方法：采用胫骨CT数据通过相关软件建立胫骨近端关节外粉碎性骨折的有限元模型，根据内固定原则，分别装配胫骨近端双侧锁定钢板与胫骨近端髓内钉，并应用有限元分析法分析胫骨近端关节外粉碎性骨折两种内固定方式在不同加载状态下的位移及应力情况。

结果与结论：①在轴向载荷下，髓内钉模型内固定系统及胫骨所受应力最小、骨折断端位移最小，内固定物应力主要集中于骨折断端附近，其中髓内钉内固定应力分布更均匀；②在三点弯曲加载下，髓内钉模型的内固定系统及胫骨所受应力最小，但骨折断端位移大于双钢板模型；髓内钉近端第3枚锁钉与主钉的相交处出现应力集中，双侧钢板内固定应力主要集中于锁定螺钉周围；③在扭转力加载下，髓内钉模型的内固定系统所承担的应力最小，骨折断端位移最小；髓内钉内固定应力均匀分布于各个锁钉与主钉的相交处，双钢板应力主要集中于外侧钢板与胫骨近端的接触面；④提示对于胫骨近端关节外粉碎性骨折，髓内钉抗轴向加载及扭转加载能力更好，而双侧锁定钢板在对抗弯曲时更具优势。

https://orcid.org/0000-0003-3823-4286 (韩世翀)

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

关键词: 骨, 骨折, 胫骨近端骨折, 三维重建, 髓内钉, 钢板, 位移, 应力, 有限元分析

引用本文：韩世翀, 李 昌, 刑海洋, 葛文龙, 王 刚. 胫骨近端关节外骨折两种内固定方式的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(15): 2329-2333.

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来源：中国组织工程研究杂志