国人解剖型后踝锁定钢板的设计、研发及生物力学分析

来源：中华骨科杂志2024年第10期北京时间：

作者：李勇奇,廖燚,夏江,李兵,周海超,赵有光,杨云峰

单位：克拉玛依市中心医院,克拉玛依市中心医院,上海交通大学医学院附属瑞金医院,上海交通大学医学院附属瑞金医院,上海市同济医院,上海市同济医院,上海市同济医院

摘要：目的 设计、研发国人解剖型后踝锁定钢板，测量并分析其生物力学特性。方法 收集上海市同济医院2022年6月至2023年5月招募的100名健康志愿者的胫腓骨+踝关节CT数据。对胫腓骨及踝关节三维重建，测量国人后踝影像解剖学参数，设计生产国人解剖型后踝锁定钢板。通过制作胫骨人工骨模型，对钢板进行验证和生物力学测试。生物力学测试方法为分别在康定胫骨远端后侧钢板、六孔型后踝解剖锁定钢板、五孔型后踝解剖锁定钢板固定下：测量轴向施加载荷500、1 000和1 500 N的垂直位移；测量位移为2 mm时的失效载荷及内固定完全失效时的最大失效载荷。结果 影像解剖学测量示后踝宽度为26.6（19.4，35.0）mm，并分别以第一四分位数、中位数和第三四分位数对应小、中、大三种型号后踝基础钢板；置钉安全区高度为5.5（5.3，5.7）mm；后翻角度为153.0°（148.5°，157.5°）；后翻高度为20.0（19.7，20.9）mm。利用胫腓骨+踝关节螺旋CT及计算机辅助技术设计、生产后踝解剖锁定钢板，与胫骨后踝匹配良好，解剖贴服。生物力学测试：相较康定胫骨远端后侧钢板轴向载荷500、1 000和1 500 N时垂直位移的（0.60±0.02）、（2.22±0.03）、（2.81±0.04）mm，六孔型和五孔型后踝解剖锁定钢板分别减少为（0.45±0.04）、（1.10±0.03）、（1.50±0.03）mm和（0.52±0.04）、（1.15±0.03）、（1.67±0.03）mm，差异有统计学意义（ =88.287， <0.001； =10 061.890， <0.001； =9 774.019， <0.001）；三种固定方式下，后踝骨折位移为2 mm时的失效载荷分别为0.80（0.73，0.80）、2.00（1.93，2.00）、1.70（1.70，1.70）kN，差异有统计学意义（ =54.245， <0.001）；三种固定方式下，内固定完全失效的最大失效载荷分别为1.90（1.90，1.98）、4.30（4.30，4.30）、3.70（3.63，3.70）kN，差异有统计学意义（ =53.863， <0.01）。 结论 国人解剖型后踝锁定钢板与后踝匹配良好，力学强度高、稳定性好。

关键词：踝骨折;模型，解剖学;内固定器;计算机辅助设计;生物力学现象

基金资助：上海市科委项目21ZR1458500，22S31900300