肱骨干远1/3骨折是临床当中比较多见并且很有特点的一种骨折类型。这种骨折在治疗方式的选择上存在争议,而且它的损伤机制缺乏生物力学方面的论证,也缺少专门的骨折分型。使用功能支具进行保守治疗拥有较高的骨折愈合率,但需要肢体长期制动以及畸形愈合的结果往往令医生与患者产生顾虑。手术治疗方式的报道有很多,采用各种不同手术入路,应用一枚或者两枚钢板都有学者进行使用,但缺乏公认的最佳手术方式。手术治疗能够使患者早期恢复功能,明显减少肢体畸形和关节僵硬的情况出现,但同样存在几方面的难点,包括:远端骨块的固定效果,术中桡神经的处理以及如何减少手术创伤。我们设计了应用前外侧入路进行小切口手术治疗肱骨干远1/3骨折的新手术方式,能够在确保可靠固定效果的同时,减少桡神经干扰,而且能够明显缩短手术瘢痕减少手术创伤。肱骨干远1/3区域在形态学上具有特点,这里是骨干中段至远端的变形区域,所有这里是一种结构学上的薄弱区域,应力在传导过程中会在这个区域形成相对集中的情况。同样这种结构类型导致骨折后的形态具有一定的特点和规律,目前还没有一种专门的分型对这个区域的骨折进行归纳。我们将应用有限元分析的方法,对肱骨干远1/3这个力学交界区骨折的损伤受力过程进行模拟,分析骨折的力学成因。然后结合损伤力学的理论对骨骼进行断裂模拟,得到不同工况下所对应的骨折形态,并希望能够结合临床影像学资料归纳总结出一种肱骨干远1/3力学交界部骨折分型系统,讨论其现实临床意义。第一部分 应用前外侧入路的有限切开内固定手术治疗肱骨干力学交界区骨折背景:肱骨干远1/3存在一个力学交界区域,从而成为间接暴力骨折的好发部位。传统切开内固定手术(open reduction and internal fixation,ORIF)存在医源性桡神经损伤的风险,而且造成广泛的软组织剥离,遗留很长的手术瘢痕。小切口钢板内固定手术(minimally invasive plate osteosynthesis,MIPO)并不适用于这一区域骨折。因此,我们设计应用前外侧入路有限切开内固定(limited open reduction,LOR)治疗肱骨干远1/3骨折的手术方式,通过回顾性分析病例的临床与影像结果对这种手术治疗方式进行评估。方法:2010年4月至2016年6月,28例肱骨干远1/3骨折应用前外侧LOR手术治疗。记录患者的基本资料,DASH(Disabilities of the Arm,Shoulder and Hand)评分,MEP(Mayo Elbow Performance)评分,肘关节活动度,瘢痕长度,术后并发症,并分析评估临床疗效。结果:所有骨折完全愈合,平均愈合时间为3.5个月。其中一例出现骨折延迟愈合(3.6%),愈合时间为9个月。没有骨折不愈合,医源性神经损伤或者内定失效等并发症出现。平均DASH评分6.6,所有患者的MEP评分均为优或良。平均瘢痕查长度为6.8cm,其中最短瘢痕为4.5cm。在远端骨块使用2或3枚螺钉并没有对临床结果造成差异。结论:前外侧入路LOR手术治疗肱骨干远1/3骨折会得到可靠的骨折愈合率,更少的医源性神经损伤,更小的创伤和手术瘢痕,良好的术后功能。第二部分 肱骨干力学交界区骨折损伤机制的有限元分析目的:应用有限元分析的方法模拟肱骨干远1/3力学交界部骨折的发生,讨论力学基础和损伤机制。方法:采集11名健康志愿者肱骨CT数据,使用专业医学图像处理软件AMIRA将二维影像数据进行三维图形重建和修饰。得到的网格化的肱骨模型后导入有限元分析软件Marc/Mentat定义材料属性,设置材料参数,设置8种工况分别模拟肱骨远端受力近端约束和近端约束远端受力两组主要受力类型,以及每组4种包括轴向力100N,剪切力100N,扭转力100N以及扭转力200N不同方向大小的受力情况。设计不同受力部位、方向、大小等多种变量模拟肱骨间接暴力损伤的现实受力情况,进行多因素分析。结果:分析88种等效von Mises应力云图结果。我们可以发现,在B组工况当中模型的高应力区域分布不一致,而在A组工况当中所有模型的高应力区域都位于肱骨远1/3的形变区。A组工况的高应力区与我们需要研究的骨折发生区域相一致。在相同受力部位的不同方向、大小的受力情况下得到的高应力一致。为了直观表达,设定von Mises最高的10%区域为力学交界区,最终得到其的范围位于整个肱骨长度的74%(SD±2.33)至83%(SD±2.01)的区域,其中最高应力点平均位于整个肱骨长度的79.8%(SD±2.56)。结论:肱骨干远1/3区域存在由于骨骼结构形态改变导致的力学交界区是容易诱发骨折的结构基础。肱骨干远1/3骨折的具体损伤机制是当肱骨远端为相对固定状态,应力由施加在肱骨近端沿干部向下传导,至力学交界区出现相对集中,超出骨骼屈服极限,最终导致骨皮质损伤破裂产生骨折。肱骨干远1/3力学交界区大约位于整个肱骨长度的74%至83%的区域,其中最高应力点平均位于整个肱骨长度的79.8%。第三部分 肱骨干力学交界区骨折形态的有限元动态模拟和骨折新分型目的:应用显式有限元分析的方法模拟肱骨干远1/3力学交界部骨折断裂的动态过程,结合临床影像资料加以验证,得到基于受力机制的新骨折分型系统。方法:采集1名健康志愿者肱骨CT数据,使用专业医学图像处理软件AMIRA将二维影像数据进行三维图形重建,通过逆向工程软件Geomagic和CAD软件3D Max对图形进行修饰和组合。得到的网格化的肱骨模型后导入有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA定义失效材料属性,断裂准则,设置相关参数。模拟现实受力损伤,对模型施加6种荷载工况,A:轴向压缩、B:折弯和C:扭转、D:压缩+折弯荷载、E扭转+折弯荷载、F:压缩+扭转荷载。调试结果模拟断裂过程。搜集临床肱骨干远1/3力学交界部骨折影像学资料供205例,与有限元分析结果进行比对。结果:在只有一种载荷情况下,仅有一条与受力方向相近的骨折线出现,三种骨折形态分别对应A组出现横行骨折,B组出现短斜形骨折,C出现螺旋形骨折。当D、E、F三种加载两种载荷时,出现长斜形或带有楔形骨折块的骨折形态。当二次暴力后出现复杂粉碎骨折。根据这个结论我们将骨折形态进行分类:Ⅰ型为轴向压缩的引起横行骨折,Ⅱ型为径向折弯的引起的短斜形骨折,Ⅲ型为切向扭转引起的螺旋骨折,Ⅳ型为两种方向复合载荷引起长斜形骨折,Ⅴ型为两种方向复合载荷引起的螺旋楔形骨折,Ⅵ型为两种方向复合载荷引起的折弯楔形骨折,Ⅶ型为二次暴力引起的粉碎骨折。根据这种分型与收集的临床病例205例资料比对分析,得到Ⅰ型骨折30例,Ⅱ型骨折24例,Ⅲ型骨折27例,Ⅳ型骨折22例,Ⅴ型骨折57例,Ⅵ型33例,Ⅶ型12例。能够该包含所有骨折分型。结论:使用显式有限元分析法对于肱骨干远1/3力学交界区骨折的损伤发生和断裂模拟具有可行性和可靠性。结合临床影像学资料得到新的肱骨干远1/3力学交界区骨折分型系统,是一种简单有效地骨折分型系统,能够应用于临床病例的分析,对临床治疗具有参考价值。