有限元生物力学分析对眶颧颌骨折不同内固定方式稳定性的评价

摘要

目的通过有限元生物力学分析方法评价眶颧颌骨折不同内固定方式的稳定性,为选择最佳内固定方式提供新的研究方法和客观的量化依据。方法选择2016年10月于大连医科大学附属第二医院确诊为眶颧颌骨折(Zingg B型)的患者1例,术中固定颧额缝、眶下缘,术后功能恢复良好,无张口受限、咬合功能正常、无复视、无内固定植入物移位、面部外观对称。收集术前眼眶CT图像,利用Mimics、Geomagic、Solidworks、Abaqus软件对健侧镜像处理模拟构建正常的颅面部骨骼有限元模型(FEM/intact)并进行验证,在此基础上根据骨折位置进行分割、装配,结合临床手术固定位点构建骨折内固定模型,分别为固定颧额缝有限元模型(FEM/ZFS)、固定眶下缘有限元模型(FEM/IOR)、固定颧额缝及眶下缘有限元模型(FEM/ZFS+IOR)和固定颧额缝、眶下缘及颧上颌缝有限元模型(FEM/ZFS+IOR+ZMS)。对不同内固定模型加载咬肌牵拉力,分析材料与骨折段的应力及位移、计算颧骨的旋转角度。并根据患者实际的手术情况建立术后模型(FEM/Post),与术前模拟的FEM/ZFS+IOR分析结果进行对比。结果建立的FEM/intact外观逼真,几何相似性好,模型通过准确性验证。FEM/ZFS+IOR与FEM/ZFS+IOR+ZMS内固定钛板的最大应力分别为396 MPa和426 MPa,均低于其屈服强度483 MPa,骨折线最大位移分别为0.10 mm和0.06 mm,均≤0.1 mm,颧骨旋转角度均0.1 mm,颧骨旋转角度均<2°。FEM/Post应力及位移情况与FEM/ZFS+IOR分析结果一致。结论有限元生物力学分析方法可以在术前对眶颧颌骨折不同内固定方式的稳定性进行数字化分析评价从而选择出最佳固定方式,为眶颧颌骨折的精准治疗提供新的研究方法和客观的量化依据。