三维有限元分析外固定支架与掌骨板治疗Rolando骨折的力学稳定性

背景:Rolando骨折发病率较高,治疗上对于外固定支架与掌骨板的选择目前尚无统一定论.目的:建立三维有限元模型,比较外固定支架与掌骨板在力学稳定性方面的差异,为临床治疗Rolando骨折提供理论依据.方法:随机选取1名健康志愿者,拍摄手腕关节的三维CT及MRI图像.将数据导入Mimics 10.0软件中,分别对第1、2掌腕关节骨组织及软组织进行三维建模,并将数据导入至Geomogic Studio 10软件中进行精细化处理.最后将所有数据以IGES格式输出至ANSYS12.0软件中,利用软件的分割功能建立Rolando骨折模型,并使用建模功能建立掌骨板及外固定支架的实体模型.按照临床治疗方式将其固定,对各模型的材料属性进行赋值、划分网格,建立三维有限元模型.在第1掌骨头施加100N的纵向负荷进行非线性分析,测定骨折面的最大位移.结果与结论:①外固定支架组掌尺侧骨折块的相对位移与总位移最大、最小值依次为2.033,0.201,5.674,0.548mm,背外侧骨折块为2.537,0.405,4.479,0.127 mm;掌骨板组掌尺侧骨折块的相对位移与总位移最大、最小值依次为0.385,0.133,0.595,0.163 mm,背外侧骨折块为0.278,0.164,0.501,0.142 mm.经统计学分析,掌骨板组显著优于外固定支架组(P<0.05);②结果提示,掌骨板是治疗Rolando骨折的理想方法.