论文部分内容阅读
目的应用三维有限元和Mimics技术,结合跟骨断面解剖,分析跟骨骨折时的生物力学效应,探讨骨折的发生机制,建立新的分型。材料和方法:1.收集我院2015年6月至2018年6月间收治的77例跟骨骨折患者的CT薄层扫描影像资料,获得Dicom(Digital Imaging and Communications in Medicine,医学数字成像和通信)标准数据。2.应用Mimics(Materialise’s interactive medical image control system,医学影像控制系统)软件将收集的CT影像资料进行三维重建,获得跟骨三维模型。将跟骨后关节面划为4个象限(左足逆时针,右足顺时针,a、d象限在外侧,b、c象限在内侧),统计各个象限骨折的发生率,分析骨折骨折发生的位置趋势,同时测定各个关节面塌陷程度的具体数值,统计方法上计数资料采用频数及频率表示,计量资料采用均数±标准差表示,多组计量资料采用方差分析。3.应用Ansys三维有限元软件模拟其受力方式,分析跟骨后关节面不同位置的应力变化,以此证实建立新的跟骨骨折分型,指导临床治疗。4.对跟骨进行断面解剖,观测其骨小梁的走形和疏密程度,并以此验证跟骨骨折分型。结果:1.跟骨后关节面骨折象限发生率(每个关节面的骨折可能涉及一个或几个象限):共82足,a象限30足,占36.6%;b象限29足,占35.4%;c象限43足,占52.4%;d象限71足,占86.6%。第四象限骨折发生几率最高,为86.6%。2.跟骨后关节面塌陷象限发生率(每个关节面的塌陷可能涉及一个或几个象限):共63足,a象限5足,占7.9%;第b象限5足,占7.9%;c象限23足,占36.6%;d象限54足,占85.7%。d象限关节面塌陷移位几率最高,为65.9%。a象限平均塌陷程度为2.77±0.85mm,b象限的平均塌陷程度为3.50±0.85mm,c象限的平均塌陷程度为4.90±2.40mm,d象限的平均塌陷程度为5.78±2.29mm。比较不同象限的塌陷程度,采用方差分析比较结果显示差异有统计学意义(F=4.327,p=0.007),进一步两两比较显示d象限的塌陷程度高于a象限和b象限,差异有统计学意义(P<0.05)。3.三维有限元分析可得出跟骨无负载中立位时应力集中于后距下关节面c、d象限及载距突,负载时后距下关节面的应力集中于c、d象限且应力变化数值大于a、b象限。4.跟骨断面解剖显示骨小梁的走形大致为内后上致密、外前下稀疏。前中后距下关节面下方、载距突及跟骨结节处骨小梁密度较高,骨皮质较厚,且向前递减,跟骨内侧骨小梁的密度大于外侧,内侧皮质厚度较外侧厚。结论:1.三维有限元结合Mimics技术可较为准确的分析跟骨在不同负载下的应力分布及各部位应力变化的具体数值。2.本实验从三维有限的分析结果、临床数据的统计结果、跟骨实体标本的断面解剖结果三个方面相互验证补充,可认为跟骨后关节面发生骨折和关节面塌陷时有一定的规律性和趋向性。由此将跟骨后关节面骨折初步分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型,Ⅰ型为单象限骨折,根据骨折对应四个象限位置分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅰd四个亚型;Ⅱ型为双象限骨折,分为Ⅱab、Ⅱac、Ⅱad、Ⅱbc、Ⅱbd、Ⅱcd六个亚型;Ⅲ型为三个象限的骨折,分为Ⅲabc、Ⅲabd、Ⅲacd、Ⅲbcd四个亚型;Ⅳ型为全关节面骨折,同时涉及四个象限。其中涉及c、d象限的骨折分型多发,且关节面塌陷程度较为严重。