锁骨骨折的有限元分析:桥接组合式内固定系统与传统钢板螺钉内固定的比较
Finite element analysis of clavicle fracture:A comparison between bridge-combined fixation system and plate-screw fixation
摘要目的 通过有限元分析比较桥接组合式内固定系统(bridge combined fixation system,BCFS)与传统钢板螺钉固定(plate screw fixation,PSF)在锁骨中段骨折中应用的力学表现,评估BCFS在模拟负载条件下的生物力学稳定性和应力分布特性,以探究其在临床应用中的潜在优势.方法 采用1名健康志愿者的正常锁骨三维CT数据,通过相关软件建立锁骨中段横断骨折模型.同时设计了8种内固定配置:BCFS圆棒(直径4 mm)上置及前置、PSF上置及前置、BCFS双棒固定、BCFS扁棒(4 mm×8 mm长圆截面)上置及前置,以及髓内钉固定.对模型施加压缩、扭转、三点弯曲应力测试,评价指标包括固定装置的最大等效应力和骨折端的最大位移,以此来检验各种固定方式下的应力分布和骨折端稳定性.结果 桥接扁棒固定方式在参数表现上优于传统PSF,后者又要优于桥接4 mm直径单圆棒固定.在200 N压缩负荷下,桥接扁棒前置固定的最大应力为210.92 MPa,位移为0.15 mm,相较于PSF前置固定的292.46 MPa和0.16 mm,以及桥接4 mm圆棒前置固定的720.6 MPa和0.72 mm表现更为优异.在扭转载荷下,桥接扁棒上置固定的最大应力为27.36 MPa,位移为0.04 mm,不仅低于PSF上置固定的28.62 MPa和0.07 mm,也显著低于桥接4 mm圆棒上置固定的50.97 MPa和0.13 mm.在三点弯曲负荷下,桥接扁棒上置固定的最大应力和位移分别为217.98 MPa和0.37 mm,低于PSF上置固定的253.47 MPa和0.37 mm,同时也显著优于桥接4 mm圆棒上置固定的332.52 MPa和0.41 mm.结论 BCFS为锁骨中段骨折提供了多样化的固定选择,使得针对不同骨折类型可以采用相应的BCFS配置.本研究展示了BCFS固定方案在内植物应力和骨折端位移方面的优势,提供了比传统PSF更宽广的选择范围.其避免了PSF的过度固定及髓内钉固定不足,提供了一种生物力学上更为稳健的解决方案.
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