拉力螺钉与钢板骨折固定的有限元建模：螺钉角度、埋头孔和钢板构型的影响

引言：拉力螺钉或拉力螺钉联合中和钢板常用于简单骨折类型的加压固定。影响固定稳定性的外科变量包括拉力螺钉角度、骨折间隙、螺钉埋头孔、螺钉直径和中和钢板构型。方法：本研究在骨干双皮质斜行骨折模型中进行了这些生物力学的有限元建模，包括（1）在受控扭矩下施加拉力螺钉；（2）使用4.5 mm直径拉力螺钉和相应中和钢板组合进行术后稳定性分析，并施加外部压缩、弯曲和扭转载荷。结果：在拉力螺钉施加模型中，预测的骨折块间错位与相应的验证实验具有良好的吻合度。当螺钉垂直于骨折面、具有中等埋头孔且无初始骨折间隙时，骨折加压最大化，骨折块间错位最小化。螺钉偏离垂直方向30°使骨折加压降低19%，并产生0.7 mm的骨折块间错位，而15°的偏差影响可忽略不计。不对螺钉头进行埋头孔处理也会降低骨折加压并增加螺钉头-杆连接处的拉力螺钉应力，模型预测对加压的影响大于实验观察结果。在术后加载过程中，加入中和钢板在所有载荷条件下将剪切骨折块间运动限制在<0.4 mm，并降低了拉力螺钉应力和骨应变，特别是在扭转载荷下。结论：该研究量化了拉力螺钉固定中螺钉角度偏差和不埋头孔处理导致的骨折加压降低，并描述了拉力螺钉固定联合中和钢板的生物力学优势。