三踝骨折獨(dú)立分型有限元分析及其在外固定架治療三踝骨折中的應(yīng)用初探＊

成永忠，趙繼陽(yáng)，溫建民△，趙建勇，韓廣普，錢秀清，劉志成，郭盛君，桑志成

(1.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院望京醫(yī)院骨傷中心創(chuàng)二科，北京 100700;2.北京中醫(yī)藥大學(xué)第三附屬醫(yī)院，北京 100029;3.滄州市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院，滄州 061001;4.首都醫(yī)科大學(xué)，北京 100069)

在應(yīng)用有限元分析方法分析三踝骨折獨(dú)立分型的生物力學(xué)機(jī)制基礎(chǔ)上，自2008年12月至2011年1月，我們應(yīng)用三踝骨折獨(dú)立分型方法指導(dǎo)外固定架治療三踝骨折22例，取得滿意療效，現(xiàn)總結(jié)如下。

1 一般材料

1.1 有限元分析組

采用成年女性健康志愿者1例。

1.2 臨床觀察組

本組22例，其中男性11例，女性11例。年齡最大者75歲，最小者16歲，平均42.4歲。左足11例，右足11例，按照三踝骨折獨(dú)立分型[1]，均為不穩(wěn)定型，其中Ⅰa型6例，Ⅰb型4例，Ⅱa型6例，Ⅱb型2例，Ⅲa型2例，Ⅲb2例。

2 方法

2.1 有限元分析方法

應(yīng)用CT對(duì)健康志愿者左踝關(guān)節(jié)進(jìn)行掃描，層厚1mm，間隔1mm，從足跟至脛骨下1/3，獲得踝部CT圖像。掃描中，受試者踝關(guān)節(jié)處于中立位，非負(fù)重狀態(tài)。用Mimics軟件對(duì)CT圖像進(jìn)行處理，重建三維數(shù)值模型。利用Solidworks軟件對(duì)實(shí)體進(jìn)行修補(bǔ)與調(diào)整，建立踝足部主要韌帶(跟腓韌帶、脛腓前韌帶、脛腓后韌帶、距腓前韌帶、距腓后韌帶、三角韌帶)，用面單元模擬。導(dǎo)入Ansys有限元軟件，進(jìn)行力學(xué)分析。

2.2 臨床治療方法

我們應(yīng)用三踝骨折獨(dú)立分型方法，指導(dǎo)三維骨科牽引固定架(泰州市五研醫(yī)療科技開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn))治療三踝骨折。遵循成永忠、溫建民等[2]曾報(bào)道的復(fù)位手法對(duì)三踝骨折脫位進(jìn)行整體及局部復(fù)位，為進(jìn)一步器械復(fù)位及穿針固定做好準(zhǔn)備。指導(dǎo)方案參照溫建民、成永忠等[3]提出的順序復(fù)位法:遵循先整體后局部、先徒手手法后器械輔助的原則。局部復(fù)位順序:Ⅰ型(距骨外脫位型)應(yīng)該以復(fù)位外踝然后再?gòu)?fù)位內(nèi)踝，后再?gòu)?fù)位內(nèi)踝，一般后踝可不做復(fù)位處理。Ⅲ型(后脫位型)，一般應(yīng)先復(fù)位后踝，然后再?gòu)?fù)位外踝，最后復(fù)位內(nèi)踝。Ⅱ型(外后脫位型)按照距骨脫位的主要方向，參照Ⅰ型和Ⅲ型方法處理。

3 結(jié)果

3.1 有限元分析組

建立踝足部各向同性三維數(shù)值模型，節(jié)點(diǎn)總數(shù)75940個(gè)，單元總數(shù)45742個(gè)。正常人體體重下，應(yīng)力、應(yīng)變較大值主要位于腓骨遠(yuǎn)端外踝上緣，距骨后突，距骨外突，脛腓前韌帶，距腓后韌帶。

3.2 臨床治療組

參照AOFA評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[4](美國(guó)足踝外科協(xié)會(huì)評(píng)分系統(tǒng))對(duì)患足術(shù)后功能進(jìn)行評(píng)定。AOFAS評(píng)分(0～100分):其中以評(píng)分90～100分為優(yōu)，75～89分為良，50～74分為一般，小于50分為差。對(duì)患者隨訪10個(gè)月至25個(gè)月，平均17個(gè)月。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，本組22例中優(yōu)17例，良3例，一般2例，差0例，總優(yōu)良率為90.9%。

4 結(jié)論

建立的踝部三維數(shù)值模型能用于有限元分析，可用于進(jìn)行三踝骨折分型生物力學(xué)機(jī)理研究;三踝骨折獨(dú)立分型方法指導(dǎo)外固定架治療三踝骨折，使復(fù)位和固定方法更符合三踝骨折的生物力學(xué)機(jī)理，療效滿意。

5 討論

5.1 三踝骨折獨(dú)立分型的意義

三踝骨折獨(dú)立分型對(duì)三踝骨折的復(fù)位和固定順序有其獨(dú)特的指導(dǎo)意義，成永忠、溫建民等[1]已做報(bào)道。成永忠、溫建民等[4～6]曾應(yīng)用尸體標(biāo)本對(duì)外固定器治療三踝骨折內(nèi)踝頂針應(yīng)變生物力學(xué)進(jìn)行測(cè)試研究，為外固定器治療三踝骨折提供了生物力學(xué)指導(dǎo)依據(jù)。但三踝骨折獨(dú)立分型對(duì)臨床的指導(dǎo)意義僅見(jiàn)于臨床報(bào)道[1]，未見(jiàn)生物力學(xué)研究報(bào)道。本文初步對(duì)以上問(wèn)題做了探討和嘗試。

5.2 需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題

作者在有限元軟件ANSYS中對(duì)幾何模型進(jìn)行重建，如果加入軟骨將使結(jié)構(gòu)更加合理。目前用的綁定接觸，可以嘗試用其他的接觸模式進(jìn)行分析。

[1]成永忠，溫建民，馬少云，等.三踝骨折的獨(dú)立分型.中國(guó)骨傷，2005，18(8):483-486.

[2]成永忠，溫建民，馬少云，等.手法在外固定器治療三踝骨折脫位中的應(yīng)用，中醫(yī)骨傷，4(18)，2004:22.

[3]溫建民，成永忠，趙 勇，等.外固定器治療三踝骨折伴脫位[J].中國(guó)中醫(yī)骨傷科雜志，2007，15(6):28-29.

[4]成永忠，溫建民，常德有，等.外固定器背伸位固定治療三踝骨折內(nèi)踝頂針應(yīng)變生物力學(xué)測(cè)試研究.中國(guó)中醫(yī)骨傷科雜志，2009，17(5):1-3.

[5]成永忠，溫建民，洪 軍，等.外固定器背伸位固定治療三踝骨折后踝頂針的生物力學(xué)研究.中國(guó)中醫(yī)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)雜志，2009，15(10):764-765.

[6]成永忠，溫建民，王 雷，等.外固定器背伸位固定治療三踝骨折外踝頂針生物力學(xué)研究[J].中醫(yī)正骨，2010，22(3):3-5.