微型外固定支架和克氏針治療Bennett骨折的三維有限元分析

謝世隆 方楚權(quán) 嚴(yán) 瑾 成釗敏 黃振盛

（廣東省深圳市龍崗區(qū)橫崗人民醫(yī)院，廣東 深圳 518115）

微型外固定支架和克氏針治療Bennett骨折的三維有限元分析

謝世隆 方楚權(quán) 嚴(yán) 瑾 成釗敏 黃振盛

（廣東省深圳市龍崗區(qū)橫崗人民醫(yī)院，廣東 深圳 518115）

目的 應(yīng)用三維有限元對(duì)Bennett骨折采用微型外固定支架和克氏針治療的穩(wěn)定性進(jìn)行比較。方法 選擇健康志愿者（男性）為研究對(duì)象，采用CT對(duì)其左手及橈骨遠(yuǎn)端進(jìn)行掃描，第1、2掌骨和大多角應(yīng)用Mimics軟件行三維建模，并對(duì)微型外固定器材和克氏針造模，以STL格式將所有數(shù)據(jù)至Geomagic軟件輸出并編輯，獲取模型實(shí)體，建立有限元模型。結(jié)果 Bennett骨折采用微型外固定器治療遠(yuǎn)端骨折塊最大總位移0.637 mm，X方向位移-0.491 mm；近端骨折塊總位移0.658 mm，X方向位移-0.33 mm；遠(yuǎn)近骨折塊最大相對(duì)總位移0.032 mm，X方向移位0.14 mm。克氏針遠(yuǎn)端骨折塊最大總位移5.362 mm，X方向位移-2.872 mm；近端骨折塊最大總位移4.293 mm，X方向位移-2.545 mm；遠(yuǎn)近骨折塊總位移1.668 mm，X方向位移0.675 mm。提示在穩(wěn)定性上，微型外固定優(yōu)于克氏針內(nèi)固定。結(jié)論 Bennett骨折采用微型外固定治療，具較好穩(wěn)定性，對(duì)術(shù)后創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生有預(yù)防作用，具有理想的應(yīng)用價(jià)值。

微型外固定支架；克氏針；Bennett骨折；三維有限元

近年來(lái)，醫(yī)療科技取得了迅猛發(fā)展成就，骨科生物力學(xué)研究隨之不斷深入和完善，對(duì)臨床人工植入物、手術(shù)器械、手術(shù)技術(shù)的進(jìn)展起到了極大的推動(dòng)作用，如義肢、人工關(guān)節(jié)組件設(shè)計(jì)、骨折固定模式等方面均與骨生物力學(xué)相關(guān)。而有限元同屬生物力學(xué)的研究?jī)?nèi)容，目前已在各種組織的生物力學(xué)分析中廣泛應(yīng)用。Bennett屬關(guān)節(jié)內(nèi)斜型骨折，于第一掌骨基部尺側(cè)發(fā)生，較易手法牽引復(fù)位，但骨折復(fù)位的維持存在一定棘手性。臨床有多種治療Bennett骨折的方法，微型外固定器治療效果顯著，在臨床被越來(lái)越多的應(yīng)用，但價(jià)格昂貴，增加了患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。克氏針經(jīng)濟(jì)實(shí)用，多項(xiàng)研究示也可達(dá)到理想效果，故本次研究選取相關(guān)病例，就克氏針與微型外固定支架三維有限元特點(diǎn)展開(kāi)對(duì)比，現(xiàn)將結(jié)果總結(jié)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本次選擇1例健康男性自愿者為研究對(duì)象，年齡24歲，實(shí)驗(yàn)在2013年5月至10月完成。硬件包括計(jì)算機(jī)CTU等，軟件包括Geomagic、Mirnics等。

1.2 方法

采用64排螺旋CT對(duì)研究對(duì)象左手及橈骨遠(yuǎn)端進(jìn)行掃描。掃描時(shí)需注意：左手掌向下，整體尺偏，拇指外位，保持第一掌骨、拇指、橈骨縱軸在一條直線上，1024×1024矩陣，層厚為0.625 mm，獲取CT圖像Dicom數(shù)據(jù)存盤(pán)198張。將Dicom數(shù)據(jù)通過(guò)導(dǎo)入模板在計(jì)算機(jī)Mirncs10.0軟件中導(dǎo)入，左手及橈骨蒙罩依據(jù)骨密度閾值生成，后用三維區(qū)域增長(zhǎng)技術(shù)、閾值選擇技術(shù)，計(jì)算機(jī)將第1、2掌骨及大多角骨區(qū)域自動(dòng)選出，獲取新的蒙罩。三維模型利用Caculate 3D生成，各模型Remesh后，以STL格式輸出存盤(pán)，在Geomagic軟件中導(dǎo)入，按要求完成建模，以IGES格式保存。建立有限元模型，將大多角骨、第一掌骨IGES格式于Ansys里導(dǎo)入，對(duì)材料的屬性和類型進(jìn)行設(shè)置，微型外固定架在Ansys里建立，第一掌骨應(yīng)用切割技術(shù)造Bennett骨折模型，將建好的外固定架移動(dòng)，對(duì)Bennet骨折采用微型外固定治療的手術(shù)方式進(jìn)行模擬。同理，將第1、2掌骨、大多角骨IGES格式于ansys里輸入，給予材料屬性和類型，就克氏針模型進(jìn)行建立，對(duì)內(nèi)固定手術(shù)加以模擬。

2 結(jié) 果

Bennett骨折采用微型外固定器治療遠(yuǎn)端骨折塊最大總位移0.637 mm，X方向位移-0.491 mm；近端骨折塊總位移0.658 mm，X方向位移-0.33 mm；遠(yuǎn)近骨折塊最大相對(duì)總位移0.032 mm，X方向移位0.14 mm。克氏針遠(yuǎn)端骨折塊最大總位移5.362 mm，X方向位移-2.872 mm；近端骨折塊最大總位移4.293 mm，X方向位移-2.545 mm；遠(yuǎn)近骨折塊總位移1.668 mm，X方向位移0.675 mm。提示在穩(wěn)定性上，微型外固定優(yōu)于克氏針內(nèi)固定。

3 討 論

Bennett骨折屬關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，骨折線通過(guò)掌關(guān)節(jié)，尺側(cè)骨塊呈三角形，因于掌骨韌帶附著，而呈原位保持，而橈側(cè)部因拇長(zhǎng)展肌腱等致腕掌關(guān)節(jié)半脫位或脫位，骨折遠(yuǎn)端滑向近側(cè)、背側(cè)、橈側(cè)，極不穩(wěn)定，若未采取有效措施治療，極易引發(fā)骨性關(guān)節(jié)炎，導(dǎo)致拇指功能喪失或減弱，治療原因包括間接和直接暴力，多以間接暴力傳導(dǎo)至骨折為主[2，3]。Bennett骨折后遺癥遠(yuǎn)期創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎對(duì)患者生活質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，甚至干擾到手的功能。嚴(yán)格的解剖對(duì)位在骨折手術(shù)治療中與創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎關(guān)聯(lián)密切[4，5]。故本次研究對(duì)遠(yuǎn)近骨折塊相對(duì)移位情況進(jìn)行觀察，比較骨折固定采用不同術(shù)式的可靠性，主要為微型外固定器和克氏針內(nèi)固定的X軸縱向載荷下近端，X軸方向位移參數(shù)云圖，遠(yuǎn)端骨折塊近端總的位移，依據(jù)結(jié)果顯示，克氏針內(nèi)穩(wěn)定性相關(guān)較差，易增加創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎發(fā)生率，相關(guān)研究顯示，兩組方案在對(duì)手功能的影響方面，無(wú)明顯差異[6]。

綜上所述，Bennett骨折采用微型外固定治療，具較好穩(wěn)定性，對(duì)術(shù)后創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生有預(yù)防作用，具有理想的應(yīng)用價(jià)值。

[1] 袁平,王萬(wàn)春.膝關(guān)節(jié)三維有限元模型的建立及生物力學(xué)分析[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào),2010,35(1):85-89.

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[3] 徐洪海,郭雄,凌鳴,等.加壓骨片針切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定治療Bennett骨折[J].臨床骨科雜志,2009,12(6):697.

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[5] 吳志鵬,高偉陽(yáng),吳立軍.腕關(guān)節(jié)生物力學(xué)有限元分析研究進(jìn)展[J].國(guó)際骨科學(xué)雜志,2008,29(5):307-309.

[6] 田文,田光磊,陳山林,等.微型外固定支架結(jié)合有限切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定治療手部關(guān)節(jié)內(nèi)骨折[J].中華骨科雜志,2009,29(6):563-566.

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1671-8194（2014）18-0185-01