微型外固定支架和克氏針治療Bennett骨折的三維有限元分析

謝世隆 方楚權 嚴 瑾 成釗敏 黃振盛

（廣東省深圳市龍崗區橫崗人民醫院，廣東 深圳 518115）

微型外固定支架和克氏針治療Bennett骨折的三維有限元分析

謝世隆 方楚權 嚴 瑾 成釗敏 黃振盛

（廣東省深圳市龍崗區橫崗人民醫院，廣東 深圳 518115）

目的 應用三維有限元對Bennett骨折采用微型外固定支架和克氏針治療的穩定性進行比較。方法 選擇健康志愿者（男性）為研究對象，采用CT對其左手及橈骨遠端進行掃描，第1、2掌骨和大多角應用Mimics軟件行三維建模，并對微型外固定器材和克氏針造模，以STL格式將所有數據至Geomagic軟件輸出并編輯，獲取模型實體，建立有限元模型。結果 Bennett骨折采用微型外固定器治療遠端骨折塊最大總位移0.637 mm，X方向位移-0.491 mm；近端骨折塊總位移0.658 mm，X方向位移-0.33 mm；遠近骨折塊最大相對總位移0.032 mm，X方向移位0.14 mm。克氏針遠端骨折塊最大總位移5.362 mm，X方向位移-2.872 mm；近端骨折塊最大總位移4.293 mm，X方向位移-2.545 mm；遠近骨折塊總位移1.668 mm，X方向位移0.675 mm。提示在穩定性上，微型外固定優于克氏針內固定。結論 Bennett骨折采用微型外固定治療，具較好穩定性，對術后創傷性關節炎的發生有預防作用，具有理想的應用價值。

微型外固定支架；克氏針；Bennett骨折；三維有限元

近年來，醫療科技取得了迅猛發展成就，骨科生物力學研究隨之不斷深入和完善，對臨床人工植入物、手術器械、手術技術的進展起到了極大的推動作用，如義肢、人工關節組件設計、骨折固定模式等方面均與骨生物力學相關。而有限元同屬生物力學的研究內容，目前已在各種組織的生物力學分析中廣泛應用。Bennett屬關節內斜型骨折，于第一掌骨基部尺側發生，較易手法牽引復位，但骨折復位的維持存在一定棘手性。臨床有多種治療Bennett骨折的方法，微型外固定器治療效果顯著，在臨床被越來越多的應用，但價格昂貴，增加了患者經濟負擔[1]。克氏針經濟實用，多項研究示也可達到理想效果，故本次研究選取相關病例，就克氏針與微型外固定支架三維有限元特點展開對比，現將結果總結報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本次選擇1例健康男性自愿者為研究對象，年齡24歲，實驗在2013年5月至10月完成。硬件包括計算機CTU等，軟件包括Geomagic、Mirnics等。

1.2 方法

采用64排螺旋CT對研究對象左手及橈骨遠端進行掃描。掃描時需注意：左手掌向下，整體尺偏，拇指外位，保持第一掌骨、拇指、橈骨縱軸在一條直線上，1024×1024矩陣，層厚為0.625 mm，獲取CT圖像Dicom數據存盤198張。將Dicom數據通過導入模板在計算機Mirncs10.0軟件中導入，左手及橈骨蒙罩依據骨密度閾值生成，后用三維區域增長技術、閾值選擇技術，計算機將第1、2掌骨及大多角骨區域自動選出，獲取新的蒙罩。三維模型利用Caculate 3D生成，各模型Remesh后，以STL格式輸出存盤，在Geomagic軟件中導入，按要求完成建模，以IGES格式保存。建立有限元模型，將大多角骨、第一掌骨IGES格式于Ansys里導入，對材料的屬性和類型進行設置，微型外固定架在Ansys里建立，第一掌骨應用切割技術造Bennett骨折模型，將建好的外固定架移動，對Bennet骨折采用微型外固定治療的手術方式進行模擬。同理，將第1、2掌骨、大多角骨IGES格式于ansys里輸入，給予材料屬性和類型，就克氏針模型進行建立，對內固定手術加以模擬。

2 結 果

Bennett骨折采用微型外固定器治療遠端骨折塊最大總位移0.637 mm，X方向位移-0.491 mm；近端骨折塊總位移0.658 mm，X方向位移-0.33 mm；遠近骨折塊最大相對總位移0.032 mm，X方向移位0.14 mm。克氏針遠端骨折塊最大總位移5.362 mm，X方向位移-2.872 mm；近端骨折塊最大總位移4.293 mm，X方向位移-2.545 mm；遠近骨折塊總位移1.668 mm，X方向位移0.675 mm。提示在穩定性上，微型外固定優于克氏針內固定。

3 討 論

Bennett骨折屬關節內骨折，骨折線通過掌關節，尺側骨塊呈三角形，因于掌骨韌帶附著，而呈原位保持，而橈側部因拇長展肌腱等致腕掌關節半脫位或脫位，骨折遠端滑向近側、背側、橈側，極不穩定，若未采取有效措施治療，極易引發骨性關節炎，導致拇指功能喪失或減弱，治療原因包括間接和直接暴力，多以間接暴力傳導至骨折為主[2，3]。Bennett骨折后遺癥遠期創傷性關節炎對患者生活質量造成嚴重影響，甚至干擾到手的功能。嚴格的解剖對位在骨折手術治療中與創傷性關節炎關聯密切[4，5]。故本次研究對遠近骨折塊相對移位情況進行觀察，比較骨折固定采用不同術式的可靠性，主要為微型外固定器和克氏針內固定的X軸縱向載荷下近端，X軸方向位移參數云圖，遠端骨折塊近端總的位移，依據結果顯示，克氏針內穩定性相關較差，易增加創傷性關節炎發生率，相關研究顯示，兩組方案在對手功能的影響方面，無明顯差異[6]。

綜上所述，Bennett骨折采用微型外固定治療，具較好穩定性，對術后創傷性關節炎的發生有預防作用，具有理想的應用價值。

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[3] 徐洪海,郭雄,凌鳴,等.加壓骨片針切開復位內固定治療Bennett骨折[J].臨床骨科雜志,2009,12(6):697.

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1671-8194（2014）18-0185-01