三合一骨融合治疗儿童先天性胫骨假关节的三维有限元分析

• 作者: 刘小卫 杨戈 梅海波
• 来源期刊: 中国组织工程研究
• 学科: 医学
• 关键词: 先天性胫骨假关节 生物力学 有限元分析 儿童 模型 胫骨 胫腓骨融合
• 年，卷（期）: 2022,（33）
• 所属期刊栏目: 骨与关节生物力学|Bone and joint biomechanics
• 页码范围: 5254-5258
• 页数: 5页
• 分类号: R459.9|R726.8|R318
• 语种: 中文

摘要

背景:对腓骨完整型先天性胫骨假关节进行三合一骨融合可增加假关节愈合处横断面积、减少再骨折发生率,但也改变了胫腓骨的形态及承重生物力学,而这种生物力学改变目前尚不明确.目的:建立三合一骨融合治疗先天性胫骨假关节实现骨性愈合后的骨骼三维有限元模型,分析其在不同应力状态下的Von Mises应力峰值及分布特点.方法:选择湖南省儿童医院收治的CrawfordⅣ型先天性胫骨假关节患儿1例,收集其三合一骨融合治疗后实现骨性愈合的下肢CT影像学资料,通过Mimics软件建立三维模型,应用3-Matic软件进行自适应性网格划分建立有限元模型,定义模型材料属性后,应用ANSYS软件分别于假关节侧胫骨近端施加75,62.5,50,37.5,25,12.5,0 N载荷,并在腓骨近端各对应施加0,12.5,25,37.5,50,62.5,75 N载荷,在健侧胫骨近端施加62.5 N的载荷作为对照.分析患侧胫腓骨及健侧胫骨有限元模型的Von Mises应力峰值及分布特点.结果 与结论:①假关节Von Mises应力峰值最高达26.73 MPa,最低为6.97 MPa,随着载荷向腓骨转移,Von Mises应力峰值逐渐降低,应力区域主要集中分布于胫骨前、后面的中下1/3段;②健侧胫骨Von Mises应力峰值为5.44 MPa,低于患侧各组应力下峰值,应力区域主要集中分布于胫骨前面中下1/3;③结果 提示,三合一骨融合治疗先天性胫骨假关节改变了正常胫骨应力分布,可能导致胫骨局部出现应力过度集中,推测有可能因此增加术后再骨折发生的风险.