空心螺钉联合“8”、“0”张力带钢丝内固定治疗髌骨横行骨折模型的有限元分析与比较

目的通过有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)比较空心螺钉联合“8”或“0”张力带钢丝内固定系统治疗髌骨横行骨折模型的稳定性。方法采集1名48岁健康男性志愿者的计算机断层扫描(CT)图像。首先在计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)系统中建立髌骨几何模型,导入到Ansys系统中,建立不含软组织和软骨的髌骨有限元模型。髌骨横切面与髌骨正中横切面相交,构建髌骨横行骨折模型。固定髌骨近端,在髌骨远端施加牵引力。模型设置在非负重伸展时膝关节屈曲90°的条件下,髌骨关节面中部与软骨覆盖的股骨远端接触。结果在牵引力200 N条件下,采用“8”或“0”张拉带钢丝固定系统固定时,螺钉的最大相对位移分别为0.32 mm和0.20 mm,钢丝的最大相对位移分别为0.36 mm和0.21 mm,髌骨的最大相对位移分别为0.35 mm和0.22 mm。两组螺钉的最大等效应力分别为778.01 Mpa和941.88 Mpa,钢丝的最大等效应力分别为311.51 Mpa和336.24 Mpa,髌骨的最大等效应力分别为3.81 Mpa和3.66 Mpa。两组螺钉和钢丝均存在应力集中。结论基于有限元分析,“0”张力带钢丝比“8”固定系统联合空心螺钉治疗髌骨横断骨折时更稳定。