辅助固定系统治疗内侧开放胫骨高位截骨Takeuchi Ⅱ型合页骨折的有限元研究

摘要

目的 内侧开放胫骨高位截骨(medial open wedge high tibial osteotomy, MOWHTO)TakeuchiⅡ型合页骨折后截骨端力学稳定性显著下降，可能影响预后，研究在原有内固定基础上加用辅助固定系统(auxiliary fixation system, AFS),对截骨端力学稳定性的影响，为Ⅱ型合页骨折的治疗及康复提供参考。方法 采用CT扫描的人体下肢骨骼数据和TomoFix钢板、螺钉建立完整合页和TakeuchiⅡ合页骨折的MOWHTO有限元模型A、B,在模型B基础上加用AFS构建模型C。分别在模型胫骨平台上方加载不同轴向压缩载荷，模拟由坐到起立、行走状态，另外加载扭转载荷，模拟扭转状态。分别测量不同状态下内固定物最大应力和内侧截骨端和外侧合页部位最大移位量，以判断截骨端力学稳定性的变化情况。结果 由坐到起立状态下，相较模型A,模型B、C钢板最大应力分别增加了178.3%、95.9%;内侧截骨端最大移位量分别增加了33.2%、29.7%;外侧合页部位最大移位量分别增加了51.0%、43.7%。行走状态下钢板最大应力分别增加了113.1%、91.9%;内侧截骨端最大移位量分别增加了17.2%、13.8%;外侧合页部位最大移位量分别增加了389.4%、385.1%。扭转载荷下钢板最大应力分别增加了261.4%、122.0%;内侧截骨端最大移位量分别增加了362.6%、242.1%;外侧合页部位最大移位量分别增加了338.8%、204.7%。相较于模型A,模型B、C在各种状态下钢板的最大应力均有增加，其中模型B增幅更为明显；相较由坐到起和行走状态，在扭转载荷状态下，模型B、C间的钢板最大应力增幅的差异最大，达到139.4%。结论 Ⅱ型合页骨折会导致MOWHTO截骨端稳定性下降，特别是在由坐到起立和扭转状态下，术中需要加强合页周围的稳定性，术后在保护条件下做相应动作；加用AFS可以提高截骨端稳定性，分散内固定物的应力，理论上可减少内固定物失效、术后力线丢失、截骨端不愈合的发生率，相较单纯原有内固定可以更早部分负重，有利于快速康复，减少并发症，可考虑用于合页骨折的治疗，但仍需进一步的生物力学研究来证实。

关键词

胫骨 / 膝关节 / 截骨 / 有限元

基金资助

河北省政府资助临床医学优秀人才培养项目(ZF2024132)