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有限元分析肩袖撕裂时在不同骨密度条件下锚钉不同置入深度的应力分布

Finite element analysis of stress distribution of anchors at different implantation depths under different bone density conditions in rotator cuff tears

二维码有效期 120s

摘要背景:关节镜下锚钉修复已成为目前肩袖撕裂主要的治疗方式,其中锚钉置入状况是手术成败的关键因素;然而,目前不同骨密度条件下锚钉置入深度对骨道及锚钉应力的影响尚不明确.目的:运用三维有限元分析技术探究不同骨密度条件下锚钉置入深度不同时骨道及锚钉的应力分布情况.方法:采集志愿者肱骨CT影像数据,利用Mimics、3-Matic、Solidworks软件构建肱骨和锚钉模型;在3-Matic中,于肱骨相同位置分别创建距其表面0,2,4,6,8 mm的孔洞并与锚钉装配;在Mimics中基于CT灰度值赋值,得到骨量正常(T值≥-1.0)的模型,改变参数构建骨量减少(-2.5＜T值＜-1.0)和骨质疏松(T值≤-2.5)模型;在各模型中沿与骨道内侧边缘相切方向给锚钉施加70 N拉力,观察不同骨密度条件下置入不同深度时骨道及锚钉应力分布及大小.结果与结论:①置入深度相同,骨密度降低时,锚钉最大等效应力增加,骨道最大等效应力降低;②骨密度相同,随锚钉置入深度增加,锚钉最大等效应力减小,置入深度为4 mm时骨道应力最小且分布较均匀;锚钉应力主要分布在下方锚孔和近端螺纹周围,骨道应力主要在与近端螺纹接触部分,置入深度增加会改变应力分布的均匀性及模式,而骨密度对应力分布模式影响较小;③提示肱骨骨密度对肩袖撕裂锚钉修复至关重要,建议临床医生术前应测量肱骨大结节骨密度;锚钉置入过深并未显著增加其稳定性,临床医师可结合患者实际情况使用有限元分析法进行个性化术前评估,以达到最佳修复效果.