儿童肱骨髁上骨折残留移位复位模型力学响应的有限元研究

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目的:通过建立尺偏伸直型儿童肱骨髁上骨折残留移位复位模型并加载生理应力,分析和对比骨折端应力值及肘关节Baumann角改变量,以此为依据指导优化中医骨折复位手法。方法:选择新鲜7岁儿童右上肢尸体骨一副进行CT扫描,原始图像导入Mimics进行三维图像构建、网格划分和材料属性赋值,利用Solidworks相应功能模块在已建成的有限元模型上模拟目标残留移位,记录骨折端不同接触面积下远折端的移动坐标值,依照次坐标值在Abaqus内对不同残留移位骨折复位模型进行装配并加载预设外力,记录肱骨内上髁骨折面前后缘应力值及Baumann角改变量,SPSS行两因素单元方差分析,做柱状图对比。成果:两组方差分析主效应示外力作为随机因子引入计算过程降低了两个主要效应值的对处理组间变异的解释程度,去除外力的作用后,检验示移位方向、接触面积的主效应及它们之间交互作用对骨折端接触面后侧缘及前侧缘应力值影响显著,事后两两对比示后侧缘应力值在骨折块向后内侧偏移时增加幅度显著高于其他偏移方向,前内侧移位对后侧缘应力值改变影响最小,75%接触面积对位情况下后侧缘应力值显著高于另外两个组,简单效应检验示骨折远折端向后内侧偏移时,可加大对位不良对骨折后侧缘应力集中的影响程度,前侧缘应力值对比结果与后侧缘相反,前内侧移位、内侧移位和后内侧移位下骨折端前侧缘应力值逐渐降低,对比下只有前内侧移位与后内侧移位应力值差异有统计学显著性,85%接触面积下骨折端前侧缘应力值显著高于75%和95%接触面积组,简单效应示正内侧移位和前内侧移位可增大接触面积对前侧缘应力值的影响程度。Baumann角测量结果示正内侧移位对位为75%的骨折载荷后Baumann角全部显著高于81°危险值,其余组中,正内侧移位对位85%和前内侧移位对位85%骨折在载荷为200N以上时,最终Baumann角都处于危险值以上。结论:骨折端的对位面积对应力值的影响程度要大于偏移方向,偏移方向对应力值分布的影响主要在于应力集中的区域,远折端后方移位增大后侧缘的应力值,前方移位则增大前侧缘的应力值,相比较而言,后方移位下这种改变趋势更加明显,对位面积对应力值影响的显著性在于,无论偏移方向如何,但凡骨折端对位减少,则相应统计区域的应力明显升高,提示临床复位伸直尺偏型肱骨髁上骨折时需完全纠正骨折后方及内侧残留移位,必要时宁可适当桡偏或前移骨折块,同时,本次实验结果支持远折端内倾对Baumann角影响最大的说法,一般的中医骨伤科四肢手法复位标准并不完全适用于肱骨髁上骨折,实际复位尺偏型骨折亚型时可适当最求“宁前勿后,宁绕勿尺”的原则,强调整个过程手法操作的严谨性和针对性。
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