微型外固定支架和克氏针治疗Bennett骨折的三维有限元分析

谢世隆 方楚权 严 瑾 成钊敏 黄振盛

（广东省深圳市龙岗区横岗人民医院，广东 深圳 518115）

微型外固定支架和克氏针治疗Bennett骨折的三维有限元分析

谢世隆 方楚权 严 瑾 成钊敏 黄振盛

（广东省深圳市龙岗区横岗人民医院，广东 深圳 518115）

目的 应用三维有限元对Bennett骨折采用微型外固定支架和克氏针治疗的稳定性进行比较。方法 选择健康志愿者（男性）为研究对象，采用CT对其左手及桡骨远端进行扫描，第1、2掌骨和大多角应用Mimics软件行三维建模，并对微型外固定器材和克氏针造模，以STL格式将所有数据至Geomagic软件输出并编辑，获取模型实体，建立有限元模型。结果 Bennett骨折采用微型外固定器治疗远端骨折块最大总位移0.637 mm，X方向位移-0.491 mm；近端骨折块总位移0.658 mm，X方向位移-0.33 mm；远近骨折块最大相对总位移0.032 mm，X方向移位0.14 mm。克氏针远端骨折块最大总位移5.362 mm，X方向位移-2.872 mm；近端骨折块最大总位移4.293 mm，X方向位移-2.545 mm；远近骨折块总位移1.668 mm，X方向位移0.675 mm。提示在稳定性上，微型外固定优于克氏针内固定。结论 Bennett骨折采用微型外固定治疗，具较好稳定性，对术后创伤性关节炎的发生有预防作用，具有理想的应用价值。

微型外固定支架；克氏针；Bennett骨折；三维有限元

近年来，医疗科技取得了迅猛发展成就，骨科生物力学研究随之不断深入和完善，对临床人工植入物、手术器械、手术技术的进展起到了极大的推动作用，如义肢、人工关节组件设计、骨折固定模式等方面均与骨生物力学相关。而有限元同属生物力学的研究内容，目前已在各种组织的生物力学分析中广泛应用。Bennett属关节内斜型骨折，于第一掌骨基部尺侧发生，较易手法牵引复位，但骨折复位的维持存在一定棘手性。临床有多种治疗Bennett骨折的方法，微型外固定器治疗效果显著，在临床被越来越多的应用，但价格昂贵，增加了患者经济负担[1]。克氏针经济实用，多项研究示也可达到理想效果，故本次研究选取相关病例，就克氏针与微型外固定支架三维有限元特点展开对比，现将结果总结报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本次选择1例健康男性自愿者为研究对象，年龄24岁，实验在2013年5月至10月完成。硬件包括计算机CTU等，软件包括Geomagic、Mirnics等。

1.2 方法

采用64排螺旋CT对研究对象左手及桡骨远端进行扫描。扫描时需注意：左手掌向下，整体尺偏，拇指外位，保持第一掌骨、拇指、桡骨纵轴在一条直线上，1024×1024矩阵，层厚为0.625 mm，获取CT图像Dicom数据存盘198张。将Dicom数据通过导入模板在计算机Mirncs10.0软件中导入，左手及桡骨蒙罩依据骨密度阈值生成，后用三维区域增长技术、阈值选择技术，计算机将第1、2掌骨及大多角骨区域自动选出，获取新的蒙罩。三维模型利用Caculate 3D生成，各模型Remesh后，以STL格式输出存盘，在Geomagic软件中导入，按要求完成建模，以IGES格式保存。建立有限元模型，将大多角骨、第一掌骨IGES格式于Ansys里导入，对材料的属性和类型进行设置，微型外固定架在Ansys里建立，第一掌骨应用切割技术造Bennett骨折模型，将建好的外固定架移动，对Bennet骨折采用微型外固定治疗的手术方式进行模拟。同理，将第1、2掌骨、大多角骨IGES格式于ansys里输入，给予材料属性和类型，就克氏针模型进行建立，对内固定手术加以模拟。

2 结 果

Bennett骨折采用微型外固定器治疗远端骨折块最大总位移0.637 mm，X方向位移-0.491 mm；近端骨折块总位移0.658 mm，X方向位移-0.33 mm；远近骨折块最大相对总位移0.032 mm，X方向移位0.14 mm。克氏针远端骨折块最大总位移5.362 mm，X方向位移-2.872 mm；近端骨折块最大总位移4.293 mm，X方向位移-2.545 mm；远近骨折块总位移1.668 mm，X方向位移0.675 mm。提示在稳定性上，微型外固定优于克氏针内固定。

3 讨 论

Bennett骨折属关节内骨折，骨折线通过掌关节，尺侧骨块呈三角形，因于掌骨韧带附着，而呈原位保持，而桡侧部因拇长展肌腱等致腕掌关节半脱位或脱位，骨折远端滑向近侧、背侧、桡侧，极不稳定，若未采取有效措施治疗，极易引发骨性关节炎，导致拇指功能丧失或减弱，治疗原因包括间接和直接暴力，多以间接暴力传导至骨折为主[2，3]。Bennett骨折后遗症远期创伤性关节炎对患者生活质量造成严重影响，甚至干扰到手的功能。严格的解剖对位在骨折手术治疗中与创伤性关节炎关联密切[4，5]。故本次研究对远近骨折块相对移位情况进行观察，比较骨折固定采用不同术式的可靠性，主要为微型外固定器和克氏针内固定的X轴纵向载荷下近端，X轴方向位移参数云图，远端骨折块近端总的位移，依据结果显示，克氏针内稳定性相关较差，易增加创伤性关节炎发生率，相关研究显示，两组方案在对手功能的影响方面，无明显差异[6]。

综上所述，Bennett骨折采用微型外固定治疗，具较好稳定性，对术后创伤性关节炎的发生有预防作用，具有理想的应用价值。

[1] 袁平,王万春.膝关节三维有限元模型的建立及生物力学分析[J].中南大学学报,2010,35(1):85-89.

[2] 黄诸候,李俊,陈日齐,等.跟骨三维有限元模型的建立及其骨折发性机制[J].中国骨伤,2012,25(2):97-101.

[3] 徐洪海,郭雄,凌鸣,等.加压骨片针切开复位内固定治疗Bennett骨折[J].临床骨科杂志,2009,12(6):697.

[4] Zine A,Kasmaoui EH,Ismaili H,et al.Intert de la techniqued Iselin dans letraitment des fractures de la base du premier metacarpien(A Propos de 15 case)[J].Rev Maroc Chir Ortop Traumatol,2006,26(2):22-25.

[5] 吴志鹏,高伟阳,吴立军.腕关节生物力学有限元分析研究进展[J].国际骨科学杂志,2008,29(5):307-309.

[6] 田文,田光磊,陈山林,等.微型外固定支架结合有限切开复位内固定治疗手部关节内骨折[J].中华骨科杂志,2009,29(6):563-566.

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1671-8194（2014）18-0185-01