AP,PA拉力螺钉及后路钢板固定后踝骨折的生物力学效果及临床疗效研究

发布时间：2018-05-27 02:41

本文选题：后踝骨折 + 内固定　；参考：《大连医科大学》2017年博士论文

【摘要】：踝关节是常见的损伤关节,通常需要骨科医师进行处理。简单说来,踝关节骨折根据骨折部位不同可分为:内踝,外踝,后踝以及三踝骨折。与内踝及外踝骨折相比较,后踝骨折发生率相对较低,约为占7-14%。多数情况下,后踝骨折是三踝骨折的一部分。实际上,单发的后踝骨折并不常见。后踝骨折块的大小可以从劈裂的小型骨片到累积胫骨远端关节面50%的大骨块。从形态学上看,对于涉及整个胫后角或者伴随分离的后内侧和后外侧骨块的pilon骨折而言,后踝骨折的骨块还不同于福克曼或后外侧骨折块。在常见的后外侧骨折中,往往是由于下胫腓韧带的牵拉而造成的,这种情况常伴随内外踝骨折。通常认为轴向和旋转暴力是后内侧关节脱位及后方pilon骨折的致伤原因。此外,轴向暴力伴随过度跖曲被认为是造成单纯后踝骨折的原因。对于治疗后踝骨折的标准仍存在争议。但大多数术者认为25%的后方骨块病例应该进行内固定手术。在临床上,虽有一些常用的内固定方法但最佳的方法仍未达到共识。而后踝骨折的患者常出现预后不佳的情况。我们假设不同的内固定方式存在影响生物力学效应的可能,同时骨折块的大小不同内固定物的植入。根据我们以往的经验,对存在内外侧骨折的后方pilon骨折而言,内固定物的植入过程比较困难。对于不同内固定方法所建立的内固定系统的生物力学分析仍未见报道。为了分析和解决这些问题,我们进行了大量的实验及临床研究。研究的第一部分,我们运用三维有限元重建技术模拟后踝骨折模型,完成了一项复杂的有限元对比分析。同时,我们对三种不同的后踝骨折内固定方法(后路拉力螺钉,前路拉力螺钉以及后路钢板)进行有限元模拟。研究的结果从应力分布及骨折块位移角度进行分析。之后,我们还对骨折块大小对固定物的影响进行了进一步的分析和比较。研究的第二部分中,我们运用尸体模型进行实验。记录下能使三种固定方法固定后的骨块发生0.5mm,1mm,1.5mm及2.0 mm的垂直方向位移的力量大小。第三部分实验是临床的回顾性研究资料,我们回顾性地比较了后路拉力螺钉,前路拉力螺钉以及后路钢板应用后的临床资料。最后我们根据之前的实验结果设计出了一种新型的L型支撑钢板,用于解决后方pilon骨折的固定难题。我们对该种新型钢板进行了生物力学模拟及研究以对比上述的三种方法。总的来说,运用支撑钢板固定后踝骨折具有更高的稳定性。处理大骨折块需要更强更有效的骨折固定方式。临床随访结果显示,与前路螺钉相比较,应用后路钢板治疗骨折的患者预后更佳。通过3D打印技术生产出的新型L型支撑钢板能够准确地适应后踝的形态特征。同时,其生物力学强度优于其他内固定物。我们推荐应用后路钢板来治疗后踝骨折,骨折块较大的病例是良好的适应症。术者遇到后踝骨折固定难题时,可以参考本研究的结果。目的:临床上有多种用于固定后踝骨折(PMF)的内固定方法,但最佳的治疗方式仍有待讨论。目前,比较不同的后踝骨折内固定方法间的生物力学研究很少。本研究的目的在于应用三维有限元技术比较分析临床常见的用于后踝骨折的三种内固定方法,并计算出骨折块大小对内固定物的生物力学性质的影响。材料与方法:用计算机断层扫描(CT)图像重建胫骨三维有限元模型,并用CAD软件设计30%,40%和50%三种不同的骨折块,最后通过计算机模拟分别用两枚AP拉力螺钉、两枚PA拉力螺钉和一块后路钢板固定后踝骨折。首先,模拟500N,1000N和1500N的载荷施加于骨折模型。之后,模拟350N和700N的载荷施加于骨折模型远端。结果:后路钢板组(0.52mm)的平均垂直移位值小于AP拉力螺钉组(0.68mm)和PA拉力螺钉组(0.69 mm)。后路钢板组的微小移位有统计学差异(P0.05)。在单下肢负重的工况下(700N),后路钢板组的相对移位最小(0.O1mm,0.03mm,0.06mm)。再对相对移位最大组进行节点分析,结果发现AP组和PA组的平均移位更高,分别为4.77mm和4.23mm(p=0.000)。这两组中内固定的应力情况也相对较低,分别为134.36 MPa和140.75 MPa(p=0.000)。模型载荷和移位之间呈负相关关系,表明AP组和PA组的模型稳定性较差。结论:后路钢板固定后踝骨折是最稳定的内固定方法。在重力载荷下,骨折块的尺寸越大,其相对移位也越大。总的来说,后路钢板对于不同的后踝骨折模型而言,其生物力学稳定性优于其他两组。目的:临床上有多种用于固定后踝骨折(PMF)的内固定方法,最佳治疗方法仍不清楚。针对该问题的尸体生物力学研究仍未见报道。本研究的目的在于应用尸体模型分析比较临床上常用的三种治疗后踝骨折的内固定方法。材料与方法:15具人类踝关节尸体标本(包含胫骨下三分之一)。所有标本被随机分为三组,A组用两枚AP拉力螺钉固定,B组用两枚PA拉力螺钉固定,C组用后路钢板固定。然后对每个模型施加轴向载荷。最后,通过研究结果读取能够造成骨块发生0.5 mm,1 mm,1.5 mm和2 mm移位的载荷数值。结果:在发生相同的垂直移位的情况下,后路钢板可以比另两组承受更大的载荷力量。结论:后路钢板固定后踝骨折后的生物力学性质最为稳定。目的:本回顾性研究通过分析接受AP,PA拉力螺钉及后路钢板固定的后踝骨折患者的临床数据及影像学表现,以评估三种不同后踝骨折内固定方法的效果。方法:自2013年1月至2016年1月间,共有47例患者符合纳入标准。借助PACS系统,比较患者术前与术后的X线、CT等影像学资料,仔细查阅病志后,确定共有18例患者接受了切开复位后路钢板内固定手术,15例接受了 PA拉力螺钉植入术,另外14例选择了AP拉力螺钉植入术。采用改良Weber' s标准、踝关节活动度以及预测创伤性关节炎的Bargon影像学分级系统作为主要的研究指标。术后平均随访时间为12个月(8-36月)。结果:后路钢板固定组相比于AP组,患者的预后更好(p=0.043)。无畸形愈合或骨不连的病例出现。同时,与AP组相比较,PA组的患者也获得了较好的疗效。AP组中共有3例符合创伤性关节炎的影像学表现,其中两例出现骨不连。结论:与AP组相比,后路钢板固定组的患者预后更好,而后路钢板固定组与PA组之间的疗效差异无统计学意义。目的:pilon骨折是一种伴有后外侧和后中部明显骨折的后踝骨折,对于此种骨折的最佳手术固定方法仍未达成共识。本研究的目的是:1.设计一种新型后路L型支撑钢板;2.应用有限元分析技术比较新型钢板和普通钢板的机械强度;3.利用3D打印技术来制作此种新型钢板。方法和材料:首先,选取合适的CT源文件,用以建立胫骨远端的三维模型,之后借助CAD软件设计不同的pilon骨折模型。在其中一个骨折模型上采用两枚PA拉力螺钉以及一块后路钢板进行固定。在另一骨折模型上采用新型L型支撑钢板进行固定。同时对两种固定后的模型施加载荷及并进行运算处理。首先固定骨折近端,之后再对骨折处施加750 N和1500 N的载荷。将设计好的新型L型钢板模型以stl.格式文件保存并导入3D打印终端,生产模型。力学分析软件中的输出结果主要包括内固定物的应力峰值、骨折处的相对移位以及骨折块的垂直移位。并将新型L型支撑钢板的外形与尸体模型的后踝区域进行形态学比较。结果:新型L型支撑钢板的外形能够准确地模拟后踝的表面轮廓。与普通后路钢板相比,L型支撑钢板固定后,骨折处的相对移位更小(P0.05)。结论:新型L型支撑钢板固定pilon骨折时,具有更好的生物力学稳定性,3D打印出的钢板模型完全符合后踝的形态。该种新型钢板有望成为固定Pilon骨折的新选择。
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【学位授予单位】：大连医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R687.3

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