胫骨平台后外侧柱骨折新型前外侧钢板设计与有限元分析

Design and finite element analysis of a novel anterolateral plate for posterior lateral column fractures of the tibial plateau

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摘要背景:胫骨平台后外侧柱骨折由于解剖位置的特殊性,手术入路及内固定的选择尚未达成共识.目的:通过有限元分析,比较新型钢板与临床3种常见内固定物固定胫骨平台后外侧柱骨折的生物力学稳定性,验证新型钢板的可行性.方法:收集1名志愿者胫腓骨CT数据,设计新型钢板,导入SolidWorks软件,建立胫骨平台后外侧柱骨折模型,同时建立4组内固定模型(新型钢板、L型锁定钢板、斜T型钢板、拉力螺钉),施加轴向载荷500,1 000,1 500 N,比较不同内固定模型骨折块最大位移及内固定物应力分布与峰值.结果与结论:不同内固定模型骨折块的位移、内固定物的应力峰值均随轴向力的增加近似等比增大,位移云图、应力云图呈现相似的分布特征.①在3种载荷下,斜T型钢板组骨折块位移最小,拉力螺钉组骨折块位移最大,新型钢板组骨折块位移较L型锁定钢板组小;新型钢板组、L型锁定钢板组、拉力螺钉组骨折块位移最大值均位于外侧缘近端,从近端至远端位移逐渐减小,斜T型钢板组骨折块位移最大值位于外侧缘中部,从外侧向内侧位移逐渐减小;②在3种载荷下,斜T型钢板组内固定物应力峰值最大,L型钢板组内固定物应力峰值最小,新型钢板组内固定物应力峰值大于拉力螺钉组;③新型钢板组与斜T型钢板组应力分布较为均匀;拉力螺钉组内侧螺钉中部,可见明显应力集中;L型锁定钢板组应力分布最为均匀;④结果显示,L型锁定钢板组内固定物应力分布最均匀、应力最小,但骨折块位移大,与拉力螺钉组骨折块位移相近,因此,新型钢板的生物力学稳定性优于L型锁定钢板及拉力螺钉,有良好的应用基础.