有限元法及I-Scan测试系统分析尺骨成角截骨后肱桡关节的应力分布

• 作者: 何倩伟 冯恩辉 周胜龙 胡瀛宇 邓万溪 陈海云 魏力
• 来源期刊: 中国组织工程研究
• 学科: 医学
• 关键词: 骨科植入物 数字化骨科 孟氏骨折 尺骨截骨 生物力学 有限元
• 年，卷（期）: 2017,（35）
• 所属期刊栏目: 骨与关节生物力学
• 页码范围: 5679-5684
• 页数: 6页
• 分类号: R318
• 字数: 6275字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2017.35.017

摘要

背景:尺骨成角截骨矫形是治疗小儿孟氏骨折的首选手术方式,但仍然缺乏足够的生物力学证据证实其有效性及安全性.目的:采用 I-Scan测试系统以及有限元法分析尺骨成角截骨后肱桡关节的应力分布,为确定尺骨成角截骨角度及阐明成角截骨机制提供实验依据.方法:采用9个肘关节标本,分别作生理角度截骨、后侧成角15°以及30°截骨,在中立位、旋前位以及旋后位情况下分别进行0°到90°加载,利用I-Scan传感器获得肱桡关节应力分布及受力面积改变.选取1个标本进行CT三维扫描,并以ANSYS建立由皮质骨组成的有限元模型,加载与I-Scan相同的工况.结果与结论:①I-Scan 测试显示,成角截骨后肘关节伸直时应力集中区在肱桡关节内侧,随着肘关节屈曲角度增加,应力集中区转移至后侧,肱桡关节应力及接触面积减少;后侧成角截骨组比生理角度组肱桡关节应力增加,接触面积减少;应力集中区域的转移,背离孟氏骨折多发的前侧及外侧,能减少桡骨头再脱位的发生,且在应力集中区转移方面分析,后侧成角30°截骨组优势可能大于后侧成角15°截骨;成角截骨后可能增加肱桡关节骨性关节炎风险,其中以后侧成角30°截骨更为明显;②有限元分析显示,后侧成角15°以及30°截骨组肱桡关节应力集中在内后侧;但后侧成角15°以及30°截骨组肱桡关节面压力增加;③综上,尺骨后侧成角30°截骨在防止肱桡关节再脱位上优于后侧成角15°截骨,但是可能增加肱桡关节退行性病变的发生.