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目的探究髌骨改良张力带中克氏针的放置方位,分析克氏针置针层次和钢丝固定形式的生物力学影响。方法筛选髌骨改良张力带术后X线影像,建立髌骨坐标系,测量髌骨高、宽、厚等形态参数以及克氏针在冠状、矢状面上的位置和方向;在正常人髌骨模型上,规范髌骨前后方向,量化克氏针置针层次,构建区别置针层次和钢丝固定形式的髌骨横形骨折-改良张力带有限元模型;创建45°伸膝有限元测试工况,分析此工况下模型的移位和应力情况,并进行比较。结果男性髌骨高、宽于女性(高46.66±4.22mm vs 41.88±3.29mm,P=0.005;宽53.85±3.24mm vs 48.84±3.87mm,P=0.001),而厚度相近(22.87±1.96mm vs 21.67±1.38mm,P=0.10)。在冠状面上,克氏针整体沿纵轴居中放置,分别位于内外三等分线上,略呈上宽下窄的非平行排列(两针夹角2.68±3.22°,P<0.001);在矢状面上,整体位于髌骨中部,略向后下方走行(与纵轴夹角2.09±5.20°,P=0.04)。不同医师的置针方位基本一致。基于不同置针层次和固定形式的改良张力带模型的构建具有可行性。克氏针置针加深,使骨折面压力增大(+0.20±0.20MPa,R=0.99,P=0.001),不良应力范围和克氏针负荷减小(不良应力范围27.47±11.73%,R=-0.96,P=0.01;克氏针应力101.56±22.73MPa,R=-0.93,P=0.02)。克氏针置于深部(层次3-5)时,骨折端更稳定(分离移位为层次1-2的77%),骨质接触应力更低(为层次1-2的66%-75%)。“0”字形固定较“8”字形固定使骨折端更稳定(分离移位0.19±0.05mm vs 0.32±0.05mm,P<0.001),骨质接触应力和内固定负荷更小(与克氏针接触骨质的应力9.21±2.59MPa vs 9.94±2.22MPa,P=0.02;克氏针应力97.55±27.15MPa vs 105.58±22.67MPa,P=0.02;钢丝应力80.51±4.28MPa vs 87.61±7.26MPa,P=0.01),骨折面压力增大(+0.23±0.21MPa vs+0.17±0.20MPa,P=0.002)。结论髌骨的高度和宽度具有性别差异。不同手术医师在应用髌骨改良张力带时,克氏针置针方位基本一致。基于有限元方法构建改良张力带模型具有可行性。加深克氏针置针层次和采用“0”字形固定能提升髌骨改良张力带的生物力学性能。