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對(duì)于完全移位的兒童肱骨髁上骨折，閉合復(fù)位經(jīng)皮交叉克氏針固定技術(shù)因其創(chuàng)傷小、可避免骨折再移位、防止前臂攣縮等優(yōu)點(diǎn)，成為兒童肱骨髁上骨折最常用的治療方法之一。但內(nèi)側(cè)穿針致醫(yī)源性尺神經(jīng)損傷較常見(jiàn)，輕者可逐漸恢復(fù)，重者則為永久性損傷。為減少尺神經(jīng)損傷的發(fā)生，人們對(duì)克氏針的固定方法進(jìn)行了改良，僅從外側(cè)穿針固定骨折斷端。但對(duì)于外側(cè)克氏針固定肱骨髁上骨折的穩(wěn)定性，生物力學(xué)研究少見(jiàn)報(bào)道。本研究采用有限元分析方法研究外側(cè)克氏針的固定效果，為臨床應(yīng)用提供參考依據(jù)和理論支持。
選取3名健康男性兒童志愿者，3歲，身高，體質(zhì)量，無(wú)上肢疾患或外傷史，其父母簽署知情同意書。行肱骨正側(cè)位L線片，排除肱骨異常病變情況。志愿兒童仰臥位于GM掃描床上，上肢肩關(guān)節(jié)及肘關(guān)節(jié)保持中立位，靜止?fàn)顟B(tài)，使用飛利浦對(duì)志愿兒童左側(cè)肱骨進(jìn)行水平掃描。掃描條件為矩陣，掃描范圍由肩關(guān)節(jié)至肘關(guān)節(jié)。將得到的二維斷層掃描圖像輸入工作站并以數(shù)字化三維醫(yī)學(xué)影像處理軟件，根據(jù)GM序號(hào)自動(dòng)讀入全部圖像，指定上端及下端平面界線，軟件自動(dòng)識(shí)別圖像前后方向，建立三維立體坐標(biāo)系。依據(jù)肱骨解剖結(jié)構(gòu)確定GM圖像的閾值范圍為，在閾值范圍內(nèi)，對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選處理，提取肱骨骨組織，去除偽影，利用基于灰度值的閾值分割提取#區(qū)域增長(zhǎng)#形態(tài)學(xué)操作等功能將肱骨與其他組織分離，生成二維三角形單元包裹的幾何面，計(jì)算(三角面片表征)然后得到肱骨三維模型，并進(jìn)行高斯運(yùn)算光滑殼模型表面, 中建立克氏針模型，設(shè)定克氏針光滑無(wú)螺紋，直徑，以文件導(dǎo)入切割工具將已生成的肱骨三維模型于髁上區(qū)切開(kāi)的裂隙，模擬骨折線，并予布爾運(yùn)算將不同方式固定的外側(cè)克氏針與肱骨裝配將不同克氏針固定的兒童肱骨髁上骨折三維模型文件導(dǎo)入，對(duì)面網(wǎng)格進(jìn)行重劃、優(yōu)化，利用自動(dòng)劃分體網(wǎng)格功能，采用單元，生成三維3節(jié)點(diǎn)四面體實(shí)體單元。界定閾值在為松質(zhì)骨，為皮質(zhì)骨，并分別定義材料屬性，得到克氏針固定兒童肱骨髁上骨折有限元模型不同克氏針固定兒童肱骨髁上骨折模型的有限元分析。
實(shí)驗(yàn)中不考慮克氏針在肱骨內(nèi)的微動(dòng)，耦合交界面附近不同組件的節(jié)點(diǎn)相同的自由度。對(duì)已經(jīng)構(gòu)建的兒童肱骨髁上骨折三維有限元模型定義邊界條件：設(shè)定Lp構(gòu)成的平面平行于掃描的橫斷面，其外髁至內(nèi)髁方向?yàn)閜軸正方向，鷹嘴窩至冠狀窩方向?yàn)長(zhǎng)軸正方向，其垂直方向?yàn)長(zhǎng)軸。將模型遠(yuǎn)端固定，要求近端各節(jié)點(diǎn)在總體坐標(biāo)系下和L軸上的位移，而肱骨近端的自由邊界，在軸上的位移均不受約束。予模擬側(cè)方彎曲實(shí)驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，分析不同固定方式下骨折模型的最大位移值及扭轉(zhuǎn)角。
側(cè)方彎曲實(shí)驗(yàn)(內(nèi)翻實(shí)驗(yàn))：約束肱骨遠(yuǎn)端各節(jié)點(diǎn)在總體坐標(biāo)系下軸上的自由度，肱骨上端表面給予p軸上的靜力。扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)：軟件并不能直接加載扭矩，需在模型中間部位建立一個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后與模型上端面節(jié)點(diǎn)耦合，形成剛性區(qū)域，再將扭力加載到節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)模型的加載。將定義好邊界條件和載荷狀況的模型利用稀疏矩陣求解器進(jìn)行力學(xué)模擬計(jì)算分析，然后在后處理模塊中查看分析結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果的分布對(duì)象是各網(wǎng)格單元和節(jié)點(diǎn)，主要求解指標(biāo)為承受彎矩和扭轉(zhuǎn)載荷時(shí)的骨折模型的最大位移值。
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