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有限元分析鎖骨的垂直載荷：①正常鎖骨模型。鎖骨中1/3處應(yīng)力分布較集中，向兩端分散。②Herbert螺釘固定模型。在骨折斷端及Herbert螺釘固定模型中的鎖骨近端出現(xiàn)應(yīng)力集中，其應(yīng)力分布與正常鎖骨模型較接近。③重建鋼板固定模型。鎖骨遠(yuǎn)端、近側(cè)骨折端及鋼板近端鎖骨鎖骨處出現(xiàn)局部應(yīng)力集中，其應(yīng)力分布與正常鎖骨模型不同。
內(nèi)置物的Von Mises應(yīng)力分布：2種載荷下，重建鋼板固定模型中均可見重建鋼板中段出現(xiàn)應(yīng)力集中，垂直載荷下較軸向載荷更加明顯；Herbert螺釘固定模型中均可見骨折斷端彈性釘出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，并向兩端快速過渡。Herbert螺釘固定模型在垂直載荷下最大應(yīng)力為752.28MPa，小于鈦合金屈服強(qiáng)度850MPa，不會發(fā)生屈服。鎖骨中段骨折是臨床上很常見的一種骨折，隨著骨科內(nèi)固定技術(shù)的發(fā)展，手術(shù)治療鎖骨中段骨折已逐漸被臨床醫(yī)師接受。相關(guān)研究表明，對于移位的鎖骨中段骨折采用手術(shù)治療是有效的方法，和非手術(shù)治療相比較具有肩關(guān)節(jié)功能較好，愈合率較高及愈合時間短等優(yōu)勢。
鋼板固定移位的鎖骨中段骨折已應(yīng)用于臨床10余年，優(yōu)點在于剛性固定，屬于絕對穩(wěn)定，被認(rèn)為是金標(biāo)準(zhǔn)。由于重建鋼板治療鎖骨骨折存在手術(shù)創(chuàng)傷大，骨折端顯露廣，骨膜破壞多，鋼板固定后應(yīng)力遮擋大等缺點，容易導(dǎo)致骨折不愈合、骨折延遲愈合、感染、皮膚瘢痕形成，置入螺釘時有損傷鎖骨下血管神經(jīng)及肺尖的危險以及鋼板取出后再發(fā)骨折等情況的發(fā)生。鑒于以上諸多問題，廣大骨科醫(yī)師對微創(chuàng)改良手術(shù)方法治療鎖骨中段骨折越來越關(guān)注。隨著內(nèi)固定器械和生物學(xué)理論的不斷發(fā)展，臨床上使用新型材料以及新型內(nèi)固定物以利于骨折愈合以及減少手術(shù)并發(fā)癥。國內(nèi)外一些學(xué)者報道采用Herbert螺釘內(nèi)固定治療鎖骨中段骨折，臨床療效滿意。然而Herbert螺釘內(nèi)固定治療鎖骨中段骨折是否能夠提供可靠的生物力學(xué)依據(jù)，目前沒有相關(guān)研究報道。
本試驗通過有限元分析鎖骨中段骨折2種內(nèi)固定的生物力學(xué)特性，研究結(jié)果表明：①鎖骨遠(yuǎn)端1.5cm位移結(jié)果。重建鋼板內(nèi)固定模型位移不論在軸向載荷還是垂直載荷條件下均為最小，其次是Herbert螺釘內(nèi)固定模型位移，正常鎖骨模型位移最大，表明重建鋼板內(nèi)固定治療鎖骨中段骨折的穩(wěn)定性較Herbert螺釘固定的穩(wěn)定性大，但均小于正常鎖骨模型。②應(yīng)力結(jié)果。正常鎖骨模型在軸向載荷及垂直載荷條件下中1/3區(qū)域均出現(xiàn)了較明顯的應(yīng)力集中，與臨床上鎖骨骨折多發(fā)于鎖骨中段相一致，同時也表明了模型建立以及負(fù)荷加載的合理性與有效性。在軸向載荷下Herbert螺釘內(nèi)固定模型中Herbert螺釘和鎖骨的最大應(yīng)力均較重建鋼板內(nèi)固定模型小，這主要是由于Herbert螺釘內(nèi)固定相對穩(wěn)定，Herbert螺釘位于髓腔內(nèi)部，與偏心固定的從重建鋼板相比，Herbert螺釘力臂較鋼板短，所產(chǎn)生的力矩也較小。
在垂直載荷下鎖骨及內(nèi)植物的最大應(yīng)力大于重建鋼板固定模型，這主要是由于Herbert螺釘為髓內(nèi)固定，其承受較大的剪切力，故其應(yīng)力主要集中在Herbert螺釘上。鎖骨骨折斷端復(fù)位內(nèi)固定后，斷端適當(dāng)?shù)膽?yīng)力可以刺激骨折斷端生長，加速骨折的愈合。本研究通過對2組內(nèi)固定模型進(jìn)行不同條件下的載荷分析，2組模型骨折斷端均有一定應(yīng)力，但均較內(nèi)固定裝置上的最大應(yīng)力小。通過2組模型不同載荷條件下骨折斷端的應(yīng)力分析，2種不同的內(nèi)固定方式對骨折斷端的愈合無明顯差別。本研究應(yīng)力圖上顯示Herbert螺釘固定模型及重建鋼板固定模型的應(yīng)力都基本集中在內(nèi)置物上，然而，這種應(yīng)力集中有利于早期維持骨折斷端的穩(wěn)定性。同時，在內(nèi)固定物與鎖骨接觸的部位，應(yīng)力呈現(xiàn)出平穩(wěn)過渡狀態(tài)，Herbert螺釘與鋼板都比較均勻地分配了應(yīng)力。
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