摘要
背景： 胫骨近端关节外骨折由于其损伤性质、特殊的解剖结构，一直以来都是临床上治疗的难点。随着近年来AO新型解剖型胫骨髓内钉、阻挡钉技术、经皮微创钢板、LISS钢板等相关技术的发展和运用，相关研究报道证明各个内固定都在一定程度上克服了自身的劣势，并提供相对稳定的固定，取得了良好的治疗效果。目前针对胫骨平台骨折的生物力学研究较多，但胫骨近端骨折选择不同内固定物的生物力学研究较少。 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，分别给予胫骨近端双侧锁定钢板、外侧锁定钢板、内侧锁定钢板和胫骨髓内钉四种不同的内固定方式，并加载不同的载荷模式以模拟肢体在不同运动状态下的受力状态，计算出骨折断端位移情况、内固定物和胫骨所受应力情况，分析不同内固定在不同运动状态下的生物力学特点，并根据研究结果分析各个内固定的优劣，以期为临床治疗的选择提供依据。 方法： 将健康志愿者的小腿的CT扫描并保存为DICOM格式的数据文件，依次通过Mimics、Geomagic软件处理模型数据文件，最后利用Solidworks软件根据内固定原则和临床经验，在选择适宜的内固定之后，分别装配胫骨近端双侧锁定钢板、外侧锁定钢板、内侧锁定钢板与胫骨近端髓内钉四种内固定模型。分别给予各个模型轴向加载、三点弯曲加载和扭转力加载，以模拟胫骨近端骨折术后的患者在不同的运动状态下受力情况。最后将实验所得的相应数据进行统计和检验，并对其实验统计数据结果和有限元分析结果进行分析讨论。 结果： 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。各组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；而锁定钢板的螺钉周围骨皮质出现了不同程度的应力集中现象，可能增加螺钉松动等风险；②在三点弯曲加载下，四组模型胫骨承载的应力大小差异无统计学意义。髓内钉模型的内固定系统所受应力最小，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，而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和胫骨所承担的应力、骨折断端位移都远远小于其余三组，其次则是内侧钢板组；髓内钉内固定应力均匀分布于各个锁钉与主钉的相交处，锁定钢板的应力则主要集中于钢板与胫骨皮质的接触面； 结论： 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；双侧锁定钢板在对抗弯曲时更具优势；单独的内侧钢板或外侧钢板在面对轴向载荷或侧方暴力时承担了较大的风险。
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