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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.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大、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大、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.
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微型外固定支架与掌骨板固定治疗Rolando骨折的三维有限元分析
目的 比较微型外固定支架与微型掌骨板固定对Rolando骨折稳定性的影响.方法 选择一名健康成年志愿者,对其右手及尺、桡骨远端进行三维CT扫描,并将扫描数据导入Mimics10.0软件中,对第一、二掌骨及大多角骨进行三维建模;所有数据以点云格式输入到Geomagic studio10软件中进行编辑,得到精细三维模型,以IGES格式保存.将其导入ANSYS12.0软件中,利用该软件的建模功能建造微型外固定支架及微型掌骨板模型,并进行Rolando骨折模拟.在遵循临床治疗的原则下分别用微型外固定支架与微型掌骨板对Rolando骨折进行固定,赋予各单位属性后建立三维有限元模型.在第一掌骨头沿纵轴施加载荷为100 N的节点压力,记录两种固定方式下掌尺侧骨折块、背外侧骨折块的相对位移和总位移.结果 微型外固定支架固定掌尺侧骨折块相对位移为-0.242～-2.392 mm,总位移为0.638～5.986 mm;背外侧骨折块分别为-0.489 ～-2.935 mm、0.157 ～4.898 mm.微型掌骨板固定掌尺侧骨折块相对位移为0.152 ～-0.415 mm,总位移为0.187 ～0.648 mm;背外侧骨折块分别为0.186 ～0.314、0.158 ～0.554 mm.结论 微型掌骨板对Rolando骨折的固定效果优于微型外固定支架.
