三踝骨折独立分型有限元分析及其在外固定架治疗三踝骨折中的应用初探＊

成永忠，赵继阳，温建民△，赵建勇，韩广普，钱秀清，刘志成，郭盛君，桑志成

(1.中国中医科学院望京医院骨伤中心创二科，北京 100700;2.北京中医药大学第三附属医院，北京 100029;3.沧州市中西医结合医院，沧州 061001;4.首都医科大学，北京 100069)

在应用有限元分析方法分析三踝骨折独立分型的生物力学机制基础上，自2008年12月至2011年1月，我们应用三踝骨折独立分型方法指导外固定架治疗三踝骨折22例，取得满意疗效，现总结如下。

1 一般材料

1.1 有限元分析组

采用成年女性健康志愿者1例。

1.2 临床观察组

本组22例，其中男性11例，女性11例。年龄最大者75岁，最小者16岁，平均42.4岁。左足11例，右足11例，按照三踝骨折独立分型[1]，均为不稳定型，其中Ⅰa型6例，Ⅰb型4例，Ⅱa型6例，Ⅱb型2例，Ⅲa型2例，Ⅲb2例。

2 方法

2.1 有限元分析方法

应用CT对健康志愿者左踝关节进行扫描，层厚1mm，间隔1mm，从足跟至胫骨下1/3，获得踝部CT图像。扫描中，受试者踝关节处于中立位，非负重状态。用Mimics软件对CT图像进行处理，重建三维数值模型。利用Solidworks软件对实体进行修补与调整，建立踝足部主要韧带(跟腓韧带、胫腓前韧带、胫腓后韧带、距腓前韧带、距腓后韧带、三角韧带)，用面单元模拟。导入Ansys有限元软件，进行力学分析。

2.2 临床治疗方法

我们应用三踝骨折独立分型方法，指导三维骨科牵引固定架(泰州市五研医疗科技开发有限公司生产)治疗三踝骨折。遵循成永忠、温建民等[2]曾报道的复位手法对三踝骨折脱位进行整体及局部复位，为进一步器械复位及穿针固定做好准备。指导方案参照温建民、成永忠等[3]提出的顺序复位法:遵循先整体后局部、先徒手手法后器械辅助的原则。局部复位顺序:Ⅰ型(距骨外脱位型)应该以复位外踝然后再复位内踝，后再复位内踝，一般后踝可不做复位处理。Ⅲ型(后脱位型)，一般应先复位后踝，然后再复位外踝，最后复位内踝。Ⅱ型(外后脱位型)按照距骨脱位的主要方向，参照Ⅰ型和Ⅲ型方法处理。

3 结果

3.1 有限元分析组

建立踝足部各向同性三维数值模型，节点总数75940个，单元总数45742个。正常人体体重下，应力、应变较大值主要位于腓骨远端外踝上缘，距骨后突，距骨外突，胫腓前韧带，距腓后韧带。

3.2 临床治疗组

参照AOFA评分标准[4](美国足踝外科协会评分系统)对患足术后功能进行评定。AOFAS评分(0～100分):其中以评分90～100分为优，75～89分为良，50～74分为一般，小于50分为差。对患者随访10个月至25个月，平均17个月。根据以上标准，本组22例中优17例，良3例，一般2例，差0例，总优良率为90.9%。

4 结论

建立的踝部三维数值模型能用于有限元分析，可用于进行三踝骨折分型生物力学机理研究;三踝骨折独立分型方法指导外固定架治疗三踝骨折，使复位和固定方法更符合三踝骨折的生物力学机理，疗效满意。

5 讨论

5.1 三踝骨折独立分型的意义

三踝骨折独立分型对三踝骨折的复位和固定顺序有其独特的指导意义，成永忠、温建民等[1]已做报道。成永忠、温建民等[4～6]曾应用尸体标本对外固定器治疗三踝骨折内踝顶针应变生物力学进行测试研究，为外固定器治疗三踝骨折提供了生物力学指导依据。但三踝骨折独立分型对临床的指导意义仅见于临床报道[1]，未见生物力学研究报道。本文初步对以上问题做了探讨和尝试。

5.2 需要进一步研究的问题

作者在有限元软件ANSYS中对几何模型进行重建，如果加入软骨将使结构更加合理。目前用的绑定接触，可以尝试用其他的接触模式进行分析。

[1]成永忠，温建民，马少云，等.三踝骨折的独立分型.中国骨伤，2005，18(8):483-486.

[2]成永忠，温建民，马少云，等.手法在外固定器治疗三踝骨折脱位中的应用，中医骨伤，4(18)，2004:22.

[3]温建民，成永忠，赵 勇，等.外固定器治疗三踝骨折伴脱位[J].中国中医骨伤科杂志，2007，15(6):28-29.

[4]成永忠，温建民，常德有，等.外固定器背伸位固定治疗三踝骨折内踝顶针应变生物力学测试研究.中国中医骨伤科杂志，2009，17(5):1-3.

[5]成永忠，温建民，洪 军，等.外固定器背伸位固定治疗三踝骨折后踝顶针的生物力学研究.中国中医基础医学杂志，2009，15(10):764-765.

[6]成永忠，温建民，王 雷，等.外固定器背伸位固定治疗三踝骨折外踝顶针生物力学研究[J].中医正骨，2010，22(3):3-5.