两种手术方式重建'恐怖三联征'肘关节稳定性的有限元评价

摘要

背景:肘关节"恐怖三联征"是严重复杂的骨折脱位损伤.能否通过修复内侧副韧带结构替代冠状突骨块的固定来重建肘关节的稳定性值得探讨研究.目的:通过建立肘关节"恐怖三联征"的有限元模型,在肘关节外侧柱稳定性重建的基础上,比较尺骨冠状突骨折固定和内侧副韧带修补两种模式下,肘关节不同屈曲角度的力学值,评价两种手术方法对肘关节稳定性的影响.方法:利用肘关节CT、MRI图片的相关数据,计算机生成命令流文件,建立肘关节实体模型,进行网格划分,去除1/3冠状突,去除桡骨小头及内外侧副韧带即为恐怖三联征模型.模拟内侧副韧带断裂后是否进行修复,冠状突骨块是否固定两种情况,并且对其分别施加纵向载荷,分析各种工况条件下肘关节关节面的应力分布,比较肘关节的稳定性.结果与结论:①肘关节伸直位0°时正常肘关节关节面的最大应力为0.78 MPa.将1/3冠状突骨折模型骨折做固定,内侧副韧带不修补,该模型关节面的最大应力为0.84 MPa,而冠状突骨折不做固定,仅修补内侧副韧带的肘关节模型关节面的最大应力也是0.84 MPa;②肘关节屈曲30°时正常肘关节模型关节面的最大应力为2.02 MPa,将1/3冠状突骨折模型骨折做固定,内侧副韧带不修补,该模型关节面的最大应力为2.02 MPa,而冠状突骨折不做固定,修补内侧副韧带的肘关节模型关节面的最大应力为2.07 MPa;③肘关节伸直位0°时正常肘关节关节面的最大位移为0.14 mm,将1/3冠状突骨折模型骨折做固定,内侧副韧带不修补,该模型关节面的最大位移为0.15 mm,而冠状突骨折不做固定,修补内侧副韧带的肘关节模型关节面的最大位移为0.16 mm;④肘关节屈曲30°时正常肘关节模型关节面的最大位移为0.52 mm,将1/3冠状突骨折做固定,内侧副韧带不修补,该模型关节面的最大位移为0.52 mm,而冠状突骨折不做固定,修补内侧副韧带的模型关节面的最大位移为0.51 mm;⑤上述结果显示,实验成功建立肘关节"恐怖三联征"的有限元模型,将1/3冠状突骨折做固定,如果不修补内侧副韧带,该模型关节面的最大应力及位移略小于正常模型的数值.而冠状突骨折不做固定,仅修补内侧副韧带,其肘关节模型关节面的最大应力及位移大于或基本等于正常模型的该数值.因此,在肘关节外侧柱稳定性重建的基础上,内侧副韧带能够取代冠状突骨折的固定,重建肘关节的稳定性.