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目的:1.设计一种固定胫骨后外侧平台骨折的“T”型解剖钢板。2.利用有限元分析软件验证设计钢板的优劣性,并通过生物力学测试实验比较设计的新型钢板与胫骨平台外侧“L”型钢板固定治疗胫骨平台后外侧骨折时的生物力学特性差异,为将来应用于临床治疗提供理论依据。方法:1.收集2017年04月-2017年06月参与研究的50例(100膝)成年健康志愿者,分别对所有志愿者的双膝关节进行CT扫描,得到原始DICOM格式图像文件,导入Mimics16.0图形分析软件重建出不同类型的正常胫骨三维模型,并利用Geomagic Studio2012软件对胫骨模型进行快速光顺处理。之后利用SolidWorks2014机械设计软件分别测量不同类型胫骨模型的后外侧参数,结合胫骨平台后外侧解剖学特点,确定最终固定胫骨后外侧平台骨折的新型解剖钢板的相关参数并设计出新型钢板。构建胫骨后外侧平台骨折模型,将新型钢板和骨折块进行装配后组成装配体导入ANSYS14.5有限元分析软件,对装配体模型进行轴向500N、1000N、1500N的应力加载,记录胫骨平台后外侧骨折块的最大位移及内固定物的等效应力。2.选取12对人工合成胫骨模型,并采用随机数字表法将其随机分为两组。用摆锯对所有人工骨进行胫骨平台后外侧骨折模型的构建,建模完成后第一组用新型后外侧钢板固定,第二组用外侧“L”型钢板固定。在两组后外侧骨折块及干骺端处各标记一点,两点之间加载前的垂直距离为20mm。并将两组胫骨模型固定在SHMADZU万能材料实验机上,对两组模型进行纵向载荷加压试验,加载速率1mm/min,用电子游标卡尺分别测量记录在500N、1000N、1500N的载荷下,两组模型标记两点之间的垂直距离,并多次测量取其平均值。计算加载前后两点的垂直距离差值作为后外侧骨折块在不同应力加载下的垂直位移,并记录失效载荷(后外侧骨折块的垂直位移为3mm时的载荷)。对所有收集到的计量资料以均数±标准差的形式表示,对所有符合独立性、正态性、方差齐性的数据采用两独立样本t检验的统计学方法,对所有符合独立性、正态性、但方差不齐的数据采用两独立样本t’检验的统计学方法,使用SPSS22.0统计学软件进行两组资料之间差异性的比较,检验水准α=0.05,以P<0.05认为差异有统计学意义。结果:1.成功设计出了一种固定胫骨后外侧平台骨折的“T”型解剖钢板。2.有限元分析结果:新型后外侧解剖钢板在500N时后外侧骨折块的最大位移为0.012mm;1000N时后外侧骨折块的最大位移为0.024mm、1500N时后外侧骨折块的最大位移为0.036mm;在500N时新型后外侧解剖钢板的最大等效应力为8.757MPa;1000N时新型后外侧解剖钢板的最大等效应力为17.514MPa;1500N时新型后外侧解剖钢板的最大等效应力为26.271MPa;新型后外侧解剖钢板中螺钉在500N、1000N、1500N时的不同载荷下,螺钉各部位所受的应力逐渐增大。500N时新型后外侧解剖钢板中螺钉的最大等效应力为9.143MPa;1000N时新型后外侧解剖钢板中螺钉的最大等效应力为18.287MPa;1500N时新型后外侧解剖钢板中螺钉的最大等效应力为27.430MPa。3.生物力学实验结果:(1)两组后外侧骨折块不同应力下的垂直位移对比:当载荷应力为500N时,新型钢板固定组的位移为(0.574±0.017)mm,外侧“L”型钢板固定组的位移为(0.980±0.037)mm,两组之间差异对比有统计学意义(t=34.104,P=0.000);当载荷应力为1000N时,新型钢板固定组的位移为(1.097±0.052)mm,外侧“L”型钢板固定组的位移为(1.577±0.030)mm,两组之间差异对比有统计学意义(t=27.597,P=0.000);当载荷应力为1500N时,新型钢板固定组的位移为(1.618±0.117)mm,外侧“L”型钢板固定组的位移为(2.260±0.073)mm,两组之间差异对比有统计学意义(t=16.166,P=0.000);(2)两组固定方式的失效载荷对比:新型钢板固定组的失效载荷为(2793±124)N,而外侧“L”型钢板固定组的失效载荷为(1947±130)N。两组之间差异对比有统计学意义(t=-16.308,P=0.000)结论:1.本研究通过利用有限元分析相关软件设计出了固定胫骨平台后外侧骨折的新型解剖钢板,在500N、1000N、1500N三种不同应力载荷下,后外侧骨折块的最大位移均小于3mm,在胫骨平台骨折关节面台阶的可接受范围内,内固定物应力分布均匀,钢板螺钉各部位的等效应力均小于600MPa,低于钛合金的最大屈服强度。表明新型钢板在固定胫骨平台后外侧骨折块时稳定牢固,且无明显应力集中和应力遮挡。2.生物力学测试实验对新型钢板和外侧“L”型钢板固定胫骨平台后外侧骨折的稳定性和最大失效载荷进行了比较。结果表明新型钢板固定在骨折块的垂直位移和最大失效载荷方面的生物力学特性均优于外侧“L”型钢板固定。