四维有限元骨承载力分析技术在判断长管骨愈合程度中的应用

• 作者: 李颖 杨俊生 杨智伟 汪剑龄 童梁成 蒋继亮 邢建新
• 来源期刊: 中华老年骨科与康复电子杂志
• 关键词: 骨生物力学 有限元分析 骨愈合 骨承载力分析
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 所属期刊栏目: 基础研究
• 页码范围: 312-320
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3877/cma.j.issn.2096-0263.2020.06.001

摘要

目的 利用四维有限元骨承载力分析的方法,对于长管骨骨折术后患者采用双腿平行CT扫描、双腿几何建模、有限元分析的方法,通过与健侧肢体相同部位的对比分析,根据时间轴上的变化趋势,判断目标骨段骨愈合的程度,辅助诊断长管骨的骨愈合、骨延迟愈合和骨不连.方法 选择2014年到2017年间,临床诊断骨延迟愈合的26例病例进行了系统随访.在骨愈合不同阶段的CT数据进行三维建模,材料赋值,建立下肢长管骨的三维有限元模型,模拟仿真计算目标骨段承载受力状况,通过有限元分析软件,进行单轴压缩实验的仿真,分析双腿目标骨段的受载荷情况.结合米塞斯应力最大值及载力-位移曲线下总面积进行比值分析,作为观察骨愈合程度的指标,对于临床诊断进行二次修正,并观察最终临床愈合结果.结果 所有病例均获得2～4年的随访,平均随访时间3.4年.临床诊断骨延迟愈合完整病例26例,对26例病例采用有限元骨承载力分析法共分析54次,修正诊断为:6例(23.1％)病例判定骨愈合;16例(61.5％)病例判定骨愈合不良;4例(15.4％)病例判定骨不连.利用米塞斯应力最大值及载力-位移曲线下总面积进行比值分析,并进行卡方检验,差异无统计学意义.通过Fisher精确概率检验法得到P=0.170,具有统计学意义,两种方法存在非随机相关性.结论 采用有限元骨承载力分析的技术,可以三维定量分析骨折端的骨愈合程度,结合时间轴上变化规律的描述,可以给骨不连和骨延迟愈合的临床诊断提供一个相对客观的诊断依据.该方法也较好的观察到,高能量损伤的骨愈合过程难以按照经典骨愈合理论的进程演变,通常其骨愈合所需的时间更长,但能显示出其缓慢的愈合趋势,应用前景广阔.