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不同内植物固定耻骨上下支骨折生物力学特征的比较
1
作者 饶鑫 蒋代翔 +5 位作者 鲁辉 罗杨兴 李盟 刘定玺 吴启梅 刘融 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第27期5757-5764,共8页
背景:经皮逆向空心螺钉、微创经皮钢板广泛应用于单侧耻骨支骨折中,但存在误穿髋关节和损伤骨盆内侧滋养动脉等缺点。一种新型逆行耻骨上支髓内钉治疗骨盆前环骨折拥有透射次数少和手术时间短等优点,但目前缺乏上述3种内植物生物力学特... 背景:经皮逆向空心螺钉、微创经皮钢板广泛应用于单侧耻骨支骨折中,但存在误穿髋关节和损伤骨盆内侧滋养动脉等缺点。一种新型逆行耻骨上支髓内钉治疗骨盆前环骨折拥有透射次数少和手术时间短等优点,但目前缺乏上述3种内植物生物力学特征的验证。目的:通过有限元分析方法,比较在不同工况下经皮逆向空心螺钉、微创经皮钢板和逆行耻骨上支髓内钉治疗耻骨上下支骨折的生物力学差异。方法:收集1名志愿者的骨盆CT数据,将数据导入mimics 20、Geomagic Wrap 2021、Soildworks 2019中,建成3种内固定治疗单侧耻骨支骨折的几何模型,分别为空心螺钉组、钢板组、髓内钉组。分别将上述模型导入Ansys 2022软件设置垂直工况、开书样工况、剪切工况进行前处理和计算,比较分析内植物的力学稳定性。结果与结论:①在垂直工况下,空心螺钉治疗单侧耻骨骨折的生物力学稳定性较钢板和髓内钉更为优秀,其内植物应力峰值最小,其余两组对比空心螺钉组峰值增加4倍以上;②在开书样工况下,钢板治疗单侧耻骨骨折有更好的生物力学稳定性,钢板组降低耻骨上支断端应力有较好表现,其他两组的应力较钢板组增加5倍以上;③在剪切工况下,髓内钉治疗单侧耻骨骨折表现出良好的生物力学稳定性,其维持骨盆位移效果最佳,其他两组骨盆位移比髓内钉组增加了25%以上;④提示不同内植物在生物力学上存在差异性:逆行经皮空心螺钉在垂直工况下内植物应力峰值最小,微创经皮钢板在开书样工况下减小耻骨上支断端应力最优,逆行耻骨上支髓内钉在剪切工况下骨盆位移最小,可以将内植物生物力学差异性与患者临床实际情况相结合,选择最优内植物治疗方式。 展开更多
关键词 耻骨上下支骨折 经皮逆向空心螺钉 微创经皮钢板 逆行耻骨上支髓内钉 有限元分析 生物力学
空心螺钉固定Sanders ⅡB型跟骨骨折的有限元研究
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作者 蒋代翔 饶鑫 +4 位作者 鲁辉 蒋鹏 纪振中 张奕 刘融 《中华创伤骨科杂志》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期618-625,共8页
目的通过有限元分析研究不同空心螺钉内固定方式在Sanders ⅡB型跟骨骨折的生物力学稳定性。方法在一名志愿者(男性,26岁,身高173 cm,体重70 kg)跟骨CT基础上,通过Mimics 22.0、Geomagic12.0、Solidworks2019、ANSYS Workbench 2022等... 目的通过有限元分析研究不同空心螺钉内固定方式在Sanders ⅡB型跟骨骨折的生物力学稳定性。方法在一名志愿者(男性,26岁,身高173 cm,体重70 kg)跟骨CT基础上,通过Mimics 22.0、Geomagic12.0、Solidworks2019、ANSYS Workbench 2022等数字医学软件建立跟骨三维有限元模型,建立Sandres ⅡB型跟骨骨折模型。螺钉分为以下3种:①纵螺钉:自跟骨结节向前部;②横螺钉:自跟骨外侧壁向载距突;③垂直螺钉:自跟骨底部向丘部,垂直于后关节面。螺钉配置方案如下:纵螺钉自跟骨结节上方、中部、下方为进钉点分为上方组、中部组、下方组,再依据双横螺钉+单垂直螺钉、单横螺钉+单垂直螺钉、双横螺钉+无垂直螺钉和单横螺钉+无垂直螺钉的配置方式进一步分为4个亚组,最终得到12个模型(a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l模型)。在后距关节面和中距关节面分别施加420 N和200 N载荷模拟成人单足站立时跟骨受力,分析各个模型的总形变位移,丘部、前部、关节面骨折裂缝相对位移,骨折断端、螺钉的应力峰值。结果i、j模型的总形变位移最低,k、l模型的形变位移最高;其余模型的最大形变位移变化幅度较小。丘部骨折裂缝平均相对位移在上方组最低(0.27 mm),下方组相对较高,其中k、l模型的变异最大;前部骨折裂缝平均相对位移在下方组最小(0.16 mm),其中i、k模型表现最佳;关节面骨折裂缝相对位移在所有模型中均保持在较低水平。上方组模型骨折断端平均应力峰值最低(60.20 MPa),中部组和下方组接近(分别为103.88 MPa和99.76 MPa)。上方组的螺钉平均应力峰值最小(222.77 MPa),下方组k、l模型的平均应力峰值最高,分别达到331.48、349.82 MPa。结论i模型(下置纵螺钉+双横螺钉+单垂直螺钉)在降低总形变位移和前部骨折裂缝相对位移方面具有优势,值得推荐。纵螺钉、垂直螺钉和横螺钉在跟骨骨折固定中� 展开更多
关键词 跟骨 微创 有限元分析 空心螺钉
原文传递
基于三维骨折地图技术的跟骨骨折线分布研究 被引量：3
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作者 蒋代翔 鲁辉 +5 位作者 马玲 章花 刘定玺 胜照友 吴启梅 刘融 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2023年第18期2842-2847,共6页
背景:跟骨骨折在其解剖、生物力学、损伤机制等方面复杂性极高,治疗难度大。现有的骨折分类系统多样,临床选择尚不统一。近年来骨折地图绘制技术愈发完善,临床研究逐渐增多,为全身各部位骨折的骨折特征及损伤机制提供了新的研究思路。目... 背景:跟骨骨折在其解剖、生物力学、损伤机制等方面复杂性极高,治疗难度大。现有的骨折分类系统多样,临床选择尚不统一。近年来骨折地图绘制技术愈发完善,临床研究逐渐增多,为全身各部位骨折的骨折特征及损伤机制提供了新的研究思路。目的:绘制跟骨骨折线图并转化为热图,分析跟骨骨折特征。方法:回顾性研究68例(74足)跟骨骨折患者的病例资料。选取一位34岁健康男性(右侧)跟骨CT扫描数据,进行三维重建,作为骨折线绘制模板。将68例患者足踝CT扫描数据导入Mimics 20.0软件,重建三维骨折模型,再将骨折模型导入3-matic 12.0软件,模拟骨折复位并与标准模板拟合,在标准模板上临摹骨折线,创建骨折线图并转化为热图,分析骨折特征。结果与结论:(1)跟骨骨折患者年龄大多分布于44-55岁,其中男性患者占85.3%,女性病例占14.7%;(2)跟骨骨折地图明显可见3条弧形带状高发区,A带:外侧壁环形高发区;B带:包含整个Gissane角并向外侧结节与底部交接处走行;C带:从后距关节面中间向后内侧走行,在内侧壁靠结节部向前部延伸;(3)结果表明,骨折地图能直观展现跟骨骨折特征,在跟骨的进一步分型、内固定设计、置钉策略、有限元分析的有效性验证等方面可以提供参考。 展开更多
关键词 跟骨骨折 骨折地图 骨折热图 骨折线 三维重建
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经皮逆向螺钉模拟治疗耻骨上支骨折的有限元分析 被引量：1
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作者 鲁辉 徐玲 +2 位作者 蒋代翔 吴启梅 刘融 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2023年第13期1999-2004,共6页
背景:经皮螺钉固定耻骨支在临床上得到广泛应用,但对于螺钉进针点位置的选择缺乏力学验证。目的:通过有限元方法探讨经皮逆向螺钉治疗耻骨上支骨折不同进针点位置的生物力学特点。方法:将健康志愿者的CT数据导入Mimics软件中,对骨盆进... 背景:经皮螺钉固定耻骨支在临床上得到广泛应用,但对于螺钉进针点位置的选择缺乏力学验证。目的:通过有限元方法探讨经皮逆向螺钉治疗耻骨上支骨折不同进针点位置的生物力学特点。方法:将健康志愿者的CT数据导入Mimics软件中,对骨盆进行三维重建,3-Matic软件划分耻骨上支骨折模型,并建立不同进针点位置的经皮逆向螺钉,模拟治疗耻骨上支骨折;Mimics软件材料赋值后,Ansys软件模拟在S_(1)椎体终板上施加600 N载荷站立位时的受力情况,并比较力学稳定性。结果与结论:①对于Ⅰ区耻骨上支骨折,如果进针点位于上部,对整个模型及螺钉产生的最大应力,均低于下部;进针点位于上部、下部,螺钉最大应力分别为4.57,10.50 MPa,上部明显低于下部,建议选择耻骨嵴中点上方作为进针点;②对于Ⅱ区耻骨上支骨折,进针点位于上部或下部效果相当;③对于Ⅲ区耻骨上支骨折,建议选择耻骨嵴中点下方作为进针点。 展开更多
关键词 经皮逆向螺钉 耻骨上支骨折 有限元分析 进针点 生物力学
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