步态周期下不同克氏针张力带治疗髌骨横行骨折的有限元分析

背景:不同种克氏针张力带固定治疗髌骨横行骨折的动态生物力学分析研究较少.目的:利用三维重建技术,分析"8"字型克氏针张力带和"0"字型克氏针张力带治疗髌骨横行骨折术后在完整步态周期内的生物力学差异.方法:基于人体膝关节CT扫描数据,利用Mimics,Geomagic Studio,Hypermesh以及Abaqus等三维重建软件建立"8"字型和"0"字型克氏针张力带治疗髌骨横行骨折有限元模型,通过加载材料属性、设置边界条件、施加载荷等操作模拟术后膝关节的一个完整步态周期,分析2种固定模型位移和应力方面的差异.结果 与结论:①在完整步态周期内,应力值的变化与屈曲角度的变化呈正相关趋势,且在步态周期的70％处达到应力最大值;在同一个步态瞬时,"0"字型模型各部件应力均小于"8"字型模型所受应力;②在一个完整周期内2种模型各部件位移变化随着屈曲角度的增加而增大,在步态周期的70％处达到位移峰值,而在同一个步态瞬时,"0"字型模型各部件位移均小于"8"字型模型各部件的位移;在位移峰值处,"0"字型模型髌骨、克氏针与钢丝的位移分别比"8"字型模型小10％,11％和13％;③结果 表明,在完整步态周期内,2种张力带模型高应力区均主要集中在髌骨骨折线附近以及内固定的接触部位,但"0"字型模型中各部件的应力峰值均小于"8"字型模型,并且在骨折端及内固定物的稳定性上更优于"8"字型张力带模型,具有更优秀的生物力学效果.