BMC Musculoskelet Disord:我国学者进行锁骨中段骨折顺行与逆行髓内钉内固定的有限元分析

时间:2025-03-28 12:10:00   热度:37.1℃   作者:网络

锁骨骨折是一种常见的损伤,在急诊科所有骨折病例中占比5%至10%,其中锁骨中段骨折占这些病例的75%至80%。传统上,锁骨中段骨折通常采用保守治疗,但据报道,高达41%的患者对这种治疗方法不满意。众多研究表明,移位的锁骨中段骨折不愈合率为15%至20%,这促使治疗方式逐渐向手术干预转变。对于完全移位的锁骨骨折,尤其是短缩1.5至2厘米或移位超过100%的骨折,建议采用手术治疗。与保守治疗相比,接受切开复位内固定(ORIF)的患者骨折愈合速度往往更快,不愈合率更低,畸形愈合的情况也更少。

锁骨骨折的主要手术治疗方法包括钢板固定和髓内钉固定。钢板固定因其有效的稳定性,常被认为是首选方法,但其并发症发生率较高(≥23%),包括感染、骨不连和内固定物失效。此外,钢板固定需要进行大量的软组织剥离,增加了神经和血管损伤的风险。弹性髓内钉(TEN)内固定因其微创特性而受到欢迎,它对软组织的破坏较小,且切口更美观。研究表明,与钢板固定相比,髓内钉固定手术时间更短,住院时间更短,感染率更低,内固定物取出更容易,取出内固定物后的再骨折率也更低。 弹性髓内钉固定可采用顺行或逆行插入,大多数文献更倾向于顺行技术。然而,顺行钛弹性髓内钉(ATEN)内固定的并发症发生率较高(高达70%),翻修率也较高(高达44%)。锁骨外侧的背侧皮肤和肌肉覆盖密集,使其成为一个潜在的更具美观性切口的部位。先前的研究对髓内钉固定的稳定性表示担忧。然而,尚无研究比较顺行钛弹性髓内钉(ATEN)和逆行外侧钛弹性髓内钉(RTEN)之间的生物力学差异。

有限元分析(FEA)是一种强大的生物力学工具,已在骨科研究中得到广泛认可。有限元分析可以模拟骨骼在各种载荷和运动条件下的反应,还可以计算应力和位移分布。本研究旨在通过有限元分析方法,比较顺行钛弹性髓内钉(ATEN)和逆行外侧钛弹性髓内钉(RTEN)对锁骨中段骨折的固定效果。

材料与方法CT图像取自一名40岁男性志愿者的右侧锁骨。构建了完整的锁骨模型以及采用顺行钛弹性髓内钉(ATEN)和逆行外侧钛弹性髓内钉(RTEN)固定的锁骨中段骨折模型。在轴向压缩载荷和悬臂弯曲载荷下,测量锁骨远端的位移、米塞斯应力(von Mises stress)和米塞斯应变(von Mises strain)。

RTEN(A)和ATEN(B)固定锁骨中段骨折的有限元模型

“三点支撑”示意图

显示边界和负载条件的图表

与Zeng等人相比,在弯曲条件下构建ATEN固定模型的验证

在两种加载条件下构建每个模型的刚度

完整锁骨模型在轴向压缩力(A/B)和悬臂弯曲力(C/D)下的应力云图。图(B)和(D)表示冠状面,而图(A)和(C)表示水平面

轴向压缩力(A/B)和悬臂弯曲力(C/D)下RTEN固定的应力云图

轴向压缩力(A/B)和悬臂弯曲力(C/D)下ATEN固定的应力云图

RTEN模型和ATEN模型中植入物在轴向压缩力(A/C)和悬臂弯曲力(B/D)下的应力云图

结果在两种载荷条件下,两种钛弹性髓内钉固定模型的刚度均低于完整的锁骨。然而,在比较两种固定方法时,在悬臂弯曲载荷下(43.05%对38.57%)和轴向压缩载荷下(25.73%对22.44%),逆行外侧钛弹性髓内钉(RTEN)的刚度均高于顺行钛弹性髓内钉(ATEN)。两种钛弹性髓内钉模型的米塞斯应力峰值均集中在内固定物上,在两种条件下,逆行外侧钛弹性髓内钉(RTEN)的峰值应力均低于顺行钛弹性髓内(ATEN)(悬臂弯曲载荷下为1090.4兆帕对1371.3兆帕,轴向压缩载荷下为1112.9兆帕对1433.8兆帕)。

结论与顺行钛弹性髓内钉(ATEN)相比,逆行外侧钛弹性髓内钉(RTEN)具有更优越的生物力学性能,刚度更高,米塞斯应力峰值更低。这表明逆行外侧钛弹性髓内钉(RTEN)可能允许更短的固定时间和更早的康复,同时也降低了内固定失败(如弯曲或断裂)的风险。模拟结果很有前景,但在得出逆行髓内钉在解剖学方面更具优势的结论之前,还需要进行临床研究。

原始出处:

Renwei, Cao;  Jie, Tan;  Yufu, Zhang; Finite element analysis of antegrade and retrograde internal intramedullary nailing for mid-shaft clavicle fracture.BMC Musculoskelet Disord 2025 Feb 19;26(1):172

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