论文部分内容阅读
尺骨茎突骨折是否需要手术治疗,国内外学者对此尚有争议。主要原因是尺骨茎突骨折在下尺桡关节稳定中所起作用的生物力学研究比较少,而且此前已报道的下尺桡关节的尸体模型标准不一。近年来迅猛发展的有限元分析法,提供了一种克服模型标准不一的途径。有限元分析已在膝关节、脊柱、髋关节以及肩关节等部位研究应用,并且建立了相应部位的有效模型。目前,国内外还未见到下尺桡关节有限元模型的报道。为此,本实验对此进行以下探索。目的1)建立包含骨间膜、远端掌背侧尺桡韧带、旋前方肌、尺骨、桡骨、尺侧副韧带、尺三角韧带、尺月韧带、环状韧带以及伸肌支持带的下尺桡关节有限元模型,并讨论验证下尺桡关节有限元模型的科学性。2)建立含有尺骨茎突骨折的下尺桡关节有限元模型,分析在轴向压缩、横向拉伸、内旋和外旋情况下,下尺桡关节的应力分布和相对位移。材料与方法1)本研究采用一名尺桡骨没有伤病史的健康男性的右上肢为模型对象,采用CT与MRI扫描技术,获取用于三维有限元模型的基本资料,将所有CT和MRI图像数据导入Mimics10.0。在Mimics软件中经过图像分割等处理后,建立正常下尺桡关节几何模型。将模型文件导入到ImageWare软件中进行光滑化。根据尺桡骨运动的特点,分别建立中立位、旋前位及旋后位的下尺桡关节几何模型。再将下尺桡关节几何模型导入到有限元分析软件Ansys中,建立有限元模型。对模型进行网格划分后,确定单元类型并对不同材料进行赋值。2)在下尺桡关节有限元模型上确定边界,加载负荷。分别模拟中立位时前臂轴向压缩66.7N、横向拉伸66.7N、旋前22N、旋后22N时;旋前位时,旋前22N,旋后位时旋后22N负荷时,下尺桡关节的应力分布与传导。3)在尺骨茎突基底及尺骨茎突体上取骨折线来模拟下尺骨茎突骨折。模拟中立位时前臂轴向压缩66.7N、横向拉伸66.7N、旋前22N、旋后22N时,下尺桡关节的应力分布与传导。结果1)正常下尺桡关节有限元模型在各种负荷条件下的组织结构受力分布基本符合实际下尺桡关节应力分布情况。2)尺骨茎突体骨折模型在各种负荷下组织结构受力分布与正常下尺桡关节的应力变化相比无明显改变,并且桡骨相对于尺骨的移位范围比正常值相差不大。尺骨茎突基底骨折会导致明显的桡骨相对于尺骨的位移范围的改变,在增大的应力负荷下,可观察到尺骨的几何中心越过桡骨的乙状切迹边缘。结论1)本实验所建的正常下尺桡关节有限元模型是可以模拟正常下尺桡关节的生物力学特性。2)尺骨茎突体骨折不会影响下尺桡关节的稳定性。尺骨茎突基底骨折会导致下尺桡关节不稳。