关键词:
肱骨远端骨折
Y型钢板
内固定
有限元分析
生物力学性能
摘要:
目的通过有限元分析比较个性化Y型钢板与水平型、垂直型和传统Y型钢板在治疗肱骨远端关节内骨折中的生物力学性能,评估其临床应用潜力。方法研究选取1名38岁男性志愿者,利用64排螺旋CT对其双上肢进行扫描,获得肱骨三维模型;通过Mimics 19.0、Geomagic Wrap 2017、Creo 6.0等软件构建水平型、垂直型、传统Y型和个性化Y型4种骨折-内固定模型。然后利用Hypermesh 14.0软件进行网格划分,并在Abaqus 6.14软件中定义材料属性和边界条件。通过AnyBody 7.3软件模拟肘关节屈伸运动,计算肌肉强度、关节力和负载扭矩,比较4种内固定方式在肘关节屈伸运动过程中各运动角度下(10°、30°、50°、70°、90°、110°、130°、150°)的峰应力和最大位移。结果在肘关节屈伸动态载荷下,个性化Y型钢板表现出显著的生物力学优势。在屈肘运动中,个性化Y型钢板的内固定峰应力为(28.8±0.9)MPa,显著低于水平型、垂直型和传统Y型钢板(P<0.05);在伸肘运动中,个性化Y型钢板的内固定峰应力为(18.1±1.6)MPa,低于其他3种模型,与水平型和垂直型比较差异有统计学意义(P<0.05)。肱骨峰应力方面,个性化Y型模型在屈肘和伸肘过程中的峰应力分别为(10.9±0.8)和(13.1±1.4)MPa,较其他3种模型明显降低(P<0.05)。位移分析示,个性化Y型肱骨在屈肘过程中的最大位移为(2.03±0.08)mm,虽略高于水平型,但显著低于垂直型和传统Y型,差异均有统计学意义(P<0.05);在伸肘过程中,个性化Y型肱骨的最大位移为(1.93±0.13)mm,低于其他3种模型,与垂直型和传统Y型比较差异有统计学意义(P<0.05)。应力云图分析示,个性化Y型钢板应力主要集中在Y型结构的分叉处;位移云图示,个性化Y型钢板在屈伸运动中均能有效控制肱骨远端的位移,表现出良好稳定性。结论个性化Y型钢板在治疗肱骨远端关节内骨折中表现出良好的生物力学性能,具有较低的应力和位移,能够提供更稳定的固定效果。