三踝骨折獨立分型有限元分析及其在外固定架治療三踝骨折中的應用初探＊

成永忠，趙繼陽，溫建民△，趙建勇，韓廣普，錢秀清，劉志成，郭盛君，桑志成

(1.中國中醫科學院望京醫院骨傷中心創二科，北京 100700;2.北京中醫藥大學第三附屬醫院，北京 100029;3.滄州市中西醫結合醫院，滄州 061001;4.首都醫科大學，北京 100069)

在應用有限元分析方法分析三踝骨折獨立分型的生物力學機制基礎上，自2008年12月至2011年1月，我們應用三踝骨折獨立分型方法指導外固定架治療三踝骨折22例，取得滿意療效，現總結如下。

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，按照三踝骨折獨立分型[1]，均為不穩定型，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

應用CT對健康志愿者左踝關節進行掃描，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，受試者踝關節處于中立位，非負重狀態。用Mimics軟件對CT圖像進行處理，重建三維數值模型。利用Solidworks軟件對實體進行修補與調整，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。導入Ansys有限元軟件，進行力學分析。

2.2 臨床治療方法

我們應用三踝骨折獨立分型方法，指導三維骨科牽引固定架(泰州市五研醫療科技開發有限公司生產)治療三踝骨折。遵循成永忠、溫建民等[2]曾報道的復位手法對三踝骨折脫位進行整體及局部復位，為進一步器械復位及穿針固定做好準備。指導方案參照溫建民、成永忠等[3]提出的順序復位法:遵循先整體后局部、先徒手手法后器械輔助的原則。局部復位順序:Ⅰ型(距骨外脫位型)應該以復位外踝然后再復位內踝，后再復位內踝，一般后踝可不做復位處理。Ⅲ型(后脫位型)，一般應先復位后踝，然后再復位外踝，最后復位內踝。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 結果

3.1 有限元分析組

建立踝足部各向同性三維數值模型，節點總數75940個，單元總數45742個。正常人體體重下，應力、應變較大值主要位于腓骨遠端外踝上緣，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評分標準[4](美國足踝外科協會評分系統)對患足術后功能進行評定。AOFAS評分(0～100分):其中以評分90～100分為優，75～89分為良，50～74分為一般，小于50分為差。對患者隨訪10個月至25個月，平均17個月。根據以上標準，本組22例中優17例，良3例，一般2例，差0例，總優良率為90.9%。

4 結論

建立的踝部三維數值模型能用于有限元分析，可用于進行三踝骨折分型生物力學機理研究;三踝骨折獨立分型方法指導外固定架治療三踝骨折，使復位和固定方法更符合三踝骨折的生物力學機理，療效滿意。

5 討論

5.1 三踝骨折獨立分型的意義

三踝骨折獨立分型對三踝骨折的復位和固定順序有其獨特的指導意義，成永忠、溫建民等[1]已做報道。成永忠、溫建民等[4～6]曾應用尸體標本對外固定器治療三踝骨折內踝頂針應變生物力學進行測試研究，為外固定器治療三踝骨折提供了生物力學指導依據。但三踝骨折獨立分型對臨床的指導意義僅見于臨床報道[1]，未見生物力學研究報道。本文初步對以上問題做了探討和嘗試。

5.2 需要進一步研究的問題

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

[1]成永忠，溫建民，馬少云，等.三踝骨折的獨立分型.中國骨傷，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用，中醫骨傷，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].中國中醫骨傷科雜志，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踝頂針應變生物力學測試研究.中國中醫骨傷科雜志，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研究.中國中醫基礎醫學雜志，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研究[J].中醫正骨，2010，22(3):3-5.