【摘 要】
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目的:脊髓灰质炎后遗症患者受累及侧股骨常存在畸形,在出现股骨干骨折后,常规内植物的使用面临着各种问题。而定制钢板与患者股骨匹配度高,且既往研究中治疗效果也较好,但目前对于定制钢板还缺乏力学分析的报道。为此,本研究对定制钢板进行了有限元分析,以此为临床使用定制钢板提供理论支持。对象和方法:由于脊髓灰质炎后遗症的独特性,不能使用正常骨骼进行分析,而术后的CT资料又会有很强的伪影,所以本研究选取了患者的
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目的:脊髓灰质炎后遗症患者受累及侧股骨常存在畸形,在出现股骨干骨折后,常规内植物的使用面临着各种问题。而定制钢板与患者股骨匹配度高,且既往研究中治疗效果也较好,但目前对于定制钢板还缺乏力学分析的报道。为此,本研究对定制钢板进行了有限元分析,以此为临床使用定制钢板提供理论支持。对象和方法:由于脊髓灰质炎后遗症的独特性,不能使用正常骨骼进行分析,而术后的CT资料又会有很强的伪影,所以本研究选取了患者的术前资料,进行了软件模拟复位,从而对患者术后的内植物和股骨进行应力分析。患者男性,53岁,体重65kg。因摔伤致右股骨干骨折,既往脊髓灰质炎病史,右下肢受累及,存在股骨管径较细,前倾角较大,股骨颈较细等畸形,于2019年1月29日行右股骨干切复钢板内固定术。通过CT扫描患者术前股骨得到建模数据,在Mimics软件中进行三维建模,利用不同组织间的Hu值差异分割骨骼与软组织,再将需要的股骨部分利用蒙版分离、编辑蒙版,区域增长等工具与髌骨、骨盆分离;在Geomagic软件中通过精确曲面、探索轮廓线、构造曲面片,构造格栅、拟合曲面工具将模型进一步加工;使用Solidworks模拟手术复位、制作内植物,检验干涉;最后借助ANSYS通过材料赋值、添加约束与载荷等处理,计算出钢板、螺钉以及股骨的应力。将峰值应力和材料的极限强度相比较,判断内植物的安全性和合理性。结果:股骨峰值应力为67.857Mpa,低于其极限强度,应力云图过渡平缓;钢板峰值应力为370.29MPa,位于骨折平面,低于其极限强度。钢板在股骨干中下三分之一区域应力较高;螺钉峰值应力为138.26MPa,低于其极限强度,最大应力位于第六颗螺钉,临近骨折平面上方。股骨头与髋臼接触的区域变形最大,在向下至股骨远端的过程中,变形逐渐变小。云图过渡平滑,骨折区域不存在逆趋势变形增加的情况。负荷加载到最大时,骨折断端无分离、滑动等明显移位。结论:通过有限元分析得出,钢板、螺钉的最大应力均低于其极限强度,骨折断端未出现明显移位,内植物的整体强度符合要求。由于全长定制钢板有着较长的工作区域,骨折区域应力被分担到整个内植物,股骨应力云图过渡平缓,避免了应力集中的出现。同时股骨应力处于合理范围之内,钢板的安全性和稳定性得以保证。在术后随访时,患者骨折区域骨痂形成良好,属于二期愈合,良好的把持并没有使内植物过度稳定。本病例中,患者骨折平面位于股骨中上段,且前倾角较大,股骨颈直径较小。如使用常规内植物,骨折近端只能打入2-3颗螺钉,不能满足单侧至少穿透7层皮质的固定强度。而且常规钢板相较于脊髓灰质炎后遗症患者累及侧股骨,其尺寸较大,很容易因软组织与内植物摩擦导致不适感和疼痛问题。在治疗脊髓灰质炎后遗症股骨干骨折时,无论临床应用效果还是体内应力分析,定制钢板的优越性均十分明显。
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