髌骨钉钩固定髌骨下极横形骨折的有限元分析

目的采用有限元分析方法建立髌骨下极横形骨折模型,比较髌骨钉钩、克氏针张力带、镍钛聚髌器固定的有限元分析数据,评估髌骨钉钩固定髌骨下极横形骨折的生物力学性能。方法对1名志愿者进行膝关节CT扫描,将髌骨图像数据经Mimics软件拟合后导入Geomagic Studio软件中建成数字模型,使用Pro Engineer软件建立髌骨下极横形骨折模型,再建立髌骨钉钩、克氏针张力带、镍钛聚髌器固定模型。采用有限元分析方法比较这3种固定模型的抗拉伸强度、抗扭转强度,以及屈膝30°、45°、90°受力状态下内固定物的力学性能和形变情况。结果髌骨钩钉固定模型的抗拉伸及抗扭转强度明显高于镍钛聚髌器固定模型与克氏针张力带固定模型,而镍钛聚髌器固定模型与克氏针张力带固定模型强度相差不大。髌骨下极横形骨折3种固定模型中内固定物均存在应力集中,应力大致集中在中部,向两端递减,但应力均小于材料屈服强度。屈膝30°、45°、90°时髌骨钩钉固定模型的骨折端最大应力最小,骨折端最大位移最小,内固定物最大应力与最大形变量最小。结论髌骨钩钉固定髌骨下极横形骨折可获得与克氏针张力带、镍钛聚髌器相当甚至更好的稳定性,同时髌骨骨折断端位移小,内固定物疲劳断裂风险更低,抗拉伸及抗扭转能力更强。