胫骨平台后外侧柱骨折新型前外侧钢板设计与有限元分析

doi:10.12307/2023.654

中国组织工程研究 ›› 2023, Vol. 27 ›› Issue (29): 4593-4598.doi: 10.12307/2023.654

• 骨与关节生物力学 bone and joint biomechanics • 下一篇

胫骨平台后外侧柱骨折新型前外侧钢板设计与有限元分析

张璐1，王仁崇 1，谢友1，胡居正1，温定付1，杨通池1，黄书钟2，石展英2

1广西医科大学第四临床医学院，广西壮族自治区柳州市 545005；2广西医科大学附属柳州市人民医院，广西壮族自治区柳州市 545026

收稿日期:2022-07-20 接受日期:2022-08-25 出版日期:2023-10-18 发布日期:2022-12-01
通讯作者: 石展英，教授，主任医师，广西医科大学附属柳州市人民医院，广西壮族自治区柳州市 545026
作者简介:张璐，男，1995年生，广西壮族自治区河池市人，壮族，广西医科大学在读硕士，主要从事骨创伤方面研究。王仁崇，男，1981年生，四川省成都市人，汉族，副主任医师，主要从事骨创伤方面研究。
基金资助:
广西重点研发计划项目(桂科AB17129001)，项目负责人：石展英

Design and finite element analysis of a novel anterolateral plate for posterior lateral column fractures of the tibial plateau

Zhang Lu1, Wang Renchong1, Xie You1, Hu Juzheng1, Wen Dingfu1, Yang Tongchi1, Huang Shuzhong2, Shi Zhanying2

1Fourth Clinical Medical College of Guangxi Medical University, Liuzhou 545005, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China; 2Liuzhou People’s Hospital Affiliated to Guangxi Medical University, Liuzhou 545026, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China

Received:2022-07-20 Accepted:2022-08-25 Online:2023-10-18 Published:2022-12-01
Contact: Shi Zhanying, Professor, Chief physician, Liuzhou People’s Hospital Affiliated to Guangxi Medical University, Liuzhou 545026, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China
About author:Zhang Lu, Master candidate, Fourth Clinical Medical College of Guangxi Medical University, Liuzhou 545005, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China Wang Renchong, Associate chief physician, Fourth Clinical Medical College of Guangxi Medical University, Liuzhou 545005, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China
Supported by:
Key Research and Development Project of Guangxi Zhuang Autonomous Region, No. AB17129001 (to SZY)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

胫骨平台后外侧柱骨折：胫骨平台可分为“前外侧柱、前内侧柱，后内侧柱以及后外侧柱”4个象限。骨折线累及后外侧柱皮质骨定义为胫骨平台后外侧柱骨折，后外侧柱骨折由于解剖位置的特殊性，周围腓总神经、胫前动脉及腓骨头的遮挡，手术入路及内固定的选择尚未达成共识。
膝关节后外侧复合体：又称为膝关节后外侧结构，是由周围肌肉、肌腱、韧带构成的解剖复杂复合体，其损伤可导致膝关节功能活动障碍，表现为膝关节内翻及外旋、后外侧不稳定、下肢力线改变，长期不干预可导致半月板损伤及骨性关节炎。

背景：胫骨平台后外侧柱骨折由于解剖位置的特殊性，手术入路及内固定的选择尚未达成共识。
目的：通过有限元分析，比较新型钢板与临床3种常见内固定物固定胫骨平台后外侧柱骨折的生物力学稳定性，验证新型钢板的可行性。
方法：收集1名志愿者胫腓骨CT数据，设计新型钢板，导入SolidWorks软件，建立胫骨平台后外侧柱骨折模型，同时建立4组内固定模型(新型钢板、L型锁定钢板、斜T型钢板、拉力螺钉)，施加轴向载荷500，1 000，1 500 N，比较不同内固定模型骨折块最大位移及内固定物应力分布与峰值。
结果与结论：不同内固定模型骨折块的位移、内固定物的应力峰值均随轴向力的增加近似等比增大，位移云图、应力云图呈现相似的分布特征。①在3种载荷下，斜T型钢板组骨折块位移最小，拉力螺钉组骨折块位移最大，新型钢板组骨折块位移较L型锁定钢板组小；新型钢板组、L型锁定钢板组、拉力螺钉组骨折块位移最大值均位于外侧缘近端，从近端至远端位移逐渐减小，斜T型钢板组骨折块位移最大值位于外侧缘中部，从外侧向内侧位移逐渐减小；②在3种载荷下，斜T型钢板组内固定物应力峰值最大，L型钢板组内固定物应力峰值最小，新型钢板组内固定物应力峰值大于拉力螺钉组；③新型钢板组与斜T型钢板组应力分布较为均匀；拉力螺钉组内侧螺钉中部，可见明显应力集中；L型锁定钢板组应力分布最为均匀；④结果显示，L型锁定钢板组内固定物应力分布最均匀、应力最小，但骨折块位移大，与拉力螺钉组骨折块位移相近，因此，新型钢板的生物力学稳定性优于L型锁定钢板及拉力螺钉，有良好的应用基础。
https://orcid.org/0000-0003-1195-040X(张璐) ；https://orcid.org/0000-0002-5737-9061(王仁崇)
中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 胫骨平台, 后外侧柱骨折, 新型钢板, 有限元分析, 万向锁定螺钉, 手术入路

Abstract: BACKGROUND: Due to the special anatomical location of posterolateral column fracture of tibial plateau, there is no consensus on the choice of surgical approach and internal fixation.
OBJECTIVE: To compare the biomechanical stability of novel plate and three common internal fixators in the fixation of posterolateral column fracture of tibial plateau by finite element analysis, and verify the feasibility of novel plate.
METHODS: The CT data of a volunteer were collected and the new type of plate was designed and imported into SolidWorks software to establish a fracture model of the posterolateral column fracture of the tibial plateau. Four internal fixation models (novel plate, L-shaped locking plate, oblique T-shaped plate, and lag screw) were established, with axial loads of 500, 1 000 and 1 500 N. The maximum displacement of fracture block and stress distribution and peak value of internal fixator were compared among different internal fixation models.
RESULTS AND CONCLUSION: With the increase of axial force, the displacement of fracture block and the peak stress of internal fixation in different internal fixation models increased approximately in equal ratio. The displacement nephogram and the stress nephogram showed similar distribution characteristics. (1) Under three loads, fracture block displacement from high to low was as follows: lag screw group > L-shaped locking plate group > novel plate group > oblique T-shaped plate group. The maximum displacement of the fracture block in the novel plate group, the L-shaped locking plate group and the lag screw group was located at the proximal end of the lateral border, and the displacement gradually decreased from the proximal end to the distal end. The maximum displacement of the fracture block in the oblique T-shaped plate group was located in the middle of the lateral border, and the displacement gradually decreased from the outside to the inside. (2) Under three loads, stress peak value of internal fixation from high to low was as follows: oblique T-shaped plate group > novel plate group > lag screw group > L-shaped locking plate group. (3) Stress distribution of internal fixation of novel plate group and oblique T-shaped plate group was relatively uniform. In lag screw group, obvious stress concentration could be seen in the middle of medial screws. The stress distribution of L-shaped locking plate group was the most uniform. (4) The results showed that the stress distribution of the internal fixtures in the L-shaped locking plate group was the most uniform and minimal, but the fracture block displacement was large and similar to that of the lag screw group. Therefore, the biomechanical stability of the novel plate was better than that of L-shaped locking plate and lag screw, with a good application foundation.

Key words: tibial plateau, posterior lateral column fracture, novel plate, finite element analysis, polyaxial locking screw, surgical approach

中图分类号:

张璐, 王仁崇, 谢友, 胡居正, 温定付, 杨通池, 黄书钟, 石展英. 胫骨平台后外侧柱骨折新型前外侧钢板设计与有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2023, 27(29): 4593-4598.

Zhang Lu, Wang Renchong, Xie You, Hu Juzheng, Wen Dingfu, Yang Tongchi, Huang Shuzhong, Shi Zhanying. Design and finite element analysis of a novel anterolateral plate for posterior lateral column fractures of the tibial plateau[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2023, 27(29): 4593-4598.

图/表（结果） 4

2.1 不同载荷下4组内固定方式骨折块的位移分布与最大位移不同内固定模型骨折块的位移随轴向力的增加近似等比增大，位移云图呈现相似的分布特征。在轴向载荷500，1 000，1 500 N下，4组内固定模型骨折块位移最大值如表3所示。

随着轴向载荷的增加，各组骨折块位移云图呈现相似的分布特征，因此，文章仅提供1 500 N骨折块位移云图，如图4所示。新型钢板组、L型锁定钢板组、拉力螺钉组骨折块位移最大值均位于外侧缘近端，从近端至远端位移逐渐减小，斜T型钢板组骨折块位移最大值位于外侧缘中部，从外侧向内侧位移逐渐减小。

在3种轴向载荷下，斜T型钢板组骨折块位移最小，拉力螺钉组骨折块位移最大，新型钢板组骨折块位移较斜T型钢板组大，优于L型锁定钢板组及拉力螺钉组；L型锁定钢板组骨折块位移相对拉力螺钉组小，较斜T型钢板组及新型钢板组大。
2.2 不同载荷下4组内固定物应力分布与峰值随轴向载荷的增加，不同内固定模型内固定物的应力峰值近似等比增大，应力云图呈现相似的分布特征。在轴向载荷500，1 000，1 500 N下，4组内固定模型内固定物应力峰值如表4所示。

随着轴向力的增加，内固定物应力云图呈现相似的分布特征，因此，文章仅提供1 500 N载荷下的内固定物分布云图，如图5所示。斜T型钢板组内固定物应力最大，应力最大值在斜T型钢板远端第2枚螺钉孔周围，应力分布主要在近端3枚螺钉固定骨折块骨折线周围及远端第2-4枚螺钉孔周围；新型钢板组内固定物应力最大值在近端第三排螺钉孔周围，应力分布主要在远端“7”字形钢板面垂直部位、螺钉固定皮质骨处及骨折块周围，应力分布较为均匀；拉力螺钉组内固定物应力最大值在内侧螺钉的中部，可见明显应力集中；L型锁定钢板组内固定物应力最小，应力最大值在固定骨折块中部的螺钉处，内固定分布最为均匀。

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引言

胫骨平台后外侧柱骨折占胫骨平台骨折的11.7%-15.6%[1-2]，其损伤是由于膝关节屈曲位时受到外翻、轴向应力，股骨外侧髁撞击胫骨平台后外侧所致。2009年，罗从风教授[1，3]根据CT分型提出胫骨平台三柱理论，将胫骨平台分为“外侧柱，内侧柱，后侧柱”，2013年，提出后侧柱进一步分为后内侧柱及后外侧柱。胫骨平台分为4个区域，从而更方便学者了解骨折形态及受伤机制，准确把握临床手术入路的选择。
胫骨平台后外侧柱骨折为关节内骨折，治疗目的是恢复下肢力线，恢复关节面平整。对于移位明显的骨折，需切开复位内固定，常用的手术入路有后外侧入路、前外侧入路、外侧入路及截骨入路等，每种手术入路均有其优缺点，因此，国内外学者对于手术入路的选择尚未达成共识。后外侧骨折块由于解剖位置的特殊性，周围存在重要的血管、神经以及膝关节后外侧复合体，后外侧入路显露难度大[4] 。前外侧入路是较简单、安全的入路，也是骨科医师最熟悉手术入路，但因腓骨头的遮挡，后外侧骨折块可能得不到有效的固定[5]。近年来有学者致力于研究新型钢板前外侧入路固定胫骨平台后外侧柱骨折块[6-9]，但未得到广泛临床应用。
综上所述，目前治疗胫骨平台后外侧柱骨折存在着2个难题：一是骨科医师在最为熟悉的胫骨平台前外侧手术入路下，利用现有的内固定物不能对其实现充分有效的固定；二是要达到有效固定的目的，必须后外侧手术入路，显露后外侧骨折块及固定，这势必增加膝关节后外侧结构剥离，增加血管、神经损伤的风险。因此，通过对内固定物进行改进，使骨科医师可以运用最为熟悉、安全的前外侧入路实现对后外侧柱骨折的有效固定，是一个值得研究的课题。
作者前期收集1名志愿者右侧胫腓骨CT数据，设计一款新型前外侧解剖钢板(后文简称新型钢板)，临床上可同时固定胫骨平台外侧柱及后外侧柱骨折，内固定效果如图1所示。新型钢板由近端 “C”字形及远端“7”字形钢板构成，近端为一排4孔2.7 mm万向锁定螺孔及远端水平、纵向各4孔3.5 mm锁定螺孔。万向锁定螺钉有30°的活动角度，可根据骨折块的情况调整螺钉的固定方向，从而实现良好的内固定效果[10-11]。此次研究采用有限元方法，比较新型钢板与临床3种常见内固定物的生物力学性能，探讨新型钢板固定胫骨平台后外侧柱骨折的稳定性。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

材料方法

1.1 设计三维有限元分析实验。

1.2 时间及地点实验于2022年4-6月在广西医科大学第四附属医院骨科实验室开展。
1.3 材料
1.3.1 设备及软件西门子32排CT；Mimics 21.0 (比利时Materialise公司)；Geomagic 2017 (美国Geomagic公司)；SolidWorks 2017 (法国达索公司)；Ansys 17.0 (美国Ansys公司)。
1.3.2 实验材料收集1名健康男性志愿者右侧胫腓骨CT数据。志愿者年龄24岁，身高175 cm，体质量65 kg。既往胫腓骨无骨折、畸形，无影响骨质代谢疾病等相关病史。患者签署知情同意书，实验开展符合广西医科大学第四附属医院的相关伦理要求。
1.3.3 相关内固定物新型前外侧钢板(最近端4枚螺钉直径为2.7 mm，其余螺钉为3.5 mm)；前外侧L型锁定钢板(螺钉直径为3.5 mm)；后外侧斜T型钢板(螺钉直径为3.5 mm)；前后侧拉力螺钉(螺钉直径为6.5 mm)。
1.4 实验方法
1.4.1 胫腓骨实体模型的提取扫描志愿者右侧胫腓骨CT数据，设置扫描厚度为1 mm，共得到948张清晰图片，以DICOM格式导入Mimics 21.0软件进行三维重建，通过调整灰度值将骨组织与软组织区分，再通过区域增长、分割任务等命令，获取胫腓骨STL格式导入Geomagic 2017软件，进行网格医生检测、松弛、去噪、去除特征等命令得到光滑的胫腓骨外表面，再进行探索轮廓线、构建曲面片、构建格栅、拟合曲面等命令，松质骨通过偏移命令获取，最后生成实体模型以STEP保存。
1.4.2 骨折块模型的建立骨折模型的建立依据罗从风教授绘制的胫骨平台后外侧柱骨折模型[12]。在SolidWorks 2017软件中建立骨折模型，以胫骨平台最大左右径及外侧平台最大前后径制作一矩形，胫骨平台外侧后1/3与矩形交点于a，胫骨平台后侧外1/3与矩形交点于b，作a，b两点与矩形的垂直线，两线交于c点，再作c点的延长线与矩形交与d，使ac与cd线夹角为120°。由于胫骨平台存在约10°的后倾角，沿着ac、cd线垂直水平面切割，胫骨平台后外侧柱骨折块骨折线矢状面与关节面的夹角为80°。在冠状面上关节面骨折线至最远端的距离为27.9 mm，与文献[13]测量数据的平均值为28 mm十分相近，如图2所示。

1.4.3 内固定模型的装配在SolidWorks 2017软件中，将获取的胫骨平台后外侧柱骨折模型与4组内固定物在装配界面进行装配，利用等距胫骨所对应的外表面，将内固定物在胫骨平台下方5 mm处进行固定[14]，螺钉设置为光滑圆柱体，得到4组内固定模型图，如图3所示。

1.4.4 加载条件将装配好的4组内固定模型导入Ansys 17.0软件分析，此次研究假设胫骨、钢板及螺钉设置为均质、各向同性的线性弹性材料。边界条件方面，将胫骨远端底面设置为三向平移和旋转约束。胫骨、钢板及螺钉的材料性能根据相关参考文献设定，如表1所示[15-17]。骨折面摩擦系数设置为0.4[18]。钢板及螺钉通过共享单元的公共节点构建为刚性连接。将4组内固定模型网格进行优化及设置，最后4组内固定模型生成网格数及节点数如表2所示。

此次实验采取垂直水平面轴向载荷500，1 000，1 500 N，模拟60 kg人站立、行走、快跑时膝关节所承受的应力。人在步行状态下，下肢力线偏向内侧髁，因此胫骨内侧平台有更大的受力面积，内侧平台占应力的60%，外侧平台占应力的40%[19-20]。
1.5 主要观察指标各组模型骨折块的位移分布与最大位移，以及内固定物的应力分布与峰值。

讨论

临床上胫骨平台后外侧柱骨折常用内固定物有：后外侧支撑钢板、后外侧斜T型钢板、外侧L型锁定钢板、前后侧拉力螺钉等。后外侧入路易损伤周围重要血管、神经，手术治疗难度大。前外侧入路由于腓骨头的遮挡，临床缺乏相应的钢板有效固定后外侧骨折块。因此，如何减少、避免周围组织损伤及实现坚固的内固定是近年来临床探索的问题。
3.1 手术入路的选择
3.1.1 后外侧入路后外侧入路可直观复位固定后外侧骨折块。REN等[14]通过生物力学实验验证后发现，外侧支撑钢板固定骨折块生物力学最稳定。 HUO等[21]通过随访200例胫骨平台后外侧柱骨折患者术后1年恢复情况，比较后外侧入路和前外侧入路优劣，得出结论：骨折块直径小于
20 mm，后外侧入路较前外侧入路HSS评分增加6.1分；骨折块直径大于20 mm，两种手术方式治疗后患者的HSS评分区别不明显。为充分显露后外侧骨折块，需对周围软组织进行剥离及牵拉，增加腓总神经及胫前动脉损伤的风险。RAUSCH等[4]通过CT三维重建测量18例尸体骨腓总神经走向，得出结果：腓总神经与胫骨平台后外侧缘水平距离为(7.92±2.42) mm，与胫骨平台外侧缘水平距离为(1.31±
2.63) mm，且腓总神经走向在个体间差异较大，因此，后外侧入路不应依赖安全区，手术剥离软组织须十分小心。MAY等[22]在219例下肢的数字减影血管造影图像上测量胫前动脉穿过骨间膜处与胫骨平台及腓骨顶端的距离，分别为(50.9±6.9)，(36.5±6.0) mm，且胫前动脉因骨间膜纤维牵拉活动性差，因此有学者提议后外侧入路应选择长度小于5 cm的钢板[23]。后外侧骨折块位置深，特别对于肥胖及健壮患者，显著增加了后外侧入路手术风险，且因瘢痕形成及纤维收缩，二次手术内固定物取出困难。
3.1.2 外侧入路外侧入路的优点在于单一切口入路可提供2个手术窗口，治疗胫骨平台前外侧柱及后外侧柱骨折。ZHU等[24]应用Frosch入路治疗23例胫骨平台后外侧柱骨折，术后有3例发生腓总神经损伤，1例出现伤口浅表感染，1例出现浅表脂肪液化。YI等[9]通过改良Frosch入路，将桡骨远端2.7 mm的斜T型钢板修剪成“L型”钢板，再根据胫骨平台外侧缘形状塑型成“桶状箍钢板”，通过“环抱技术”，联合L型锁定钢板固定胫骨平台外侧及后外侧柱骨折，但该手术需要双钢板固定及切断腓侧副韧带，同时，钢板塑型后屈服强度降低，塑型难以与骨面完全贴合，局部隆起可造成局部皮肤愈合不良，甚至缺血坏死。尽管外侧入路可单切口提供2个手术窗口治疗胫骨平台前外侧及后外侧柱骨折，但软组织剥离面积大，易造成伤口愈合不良，同时后外侧手术窗口固定后外侧柱骨折时，易损伤腓总神经及胫前动脉。
3.1.3 截骨入路常用截骨入路有腓骨截骨入路、股骨外侧髁截骨入路。有文献报道，胫骨平台骨折合并腓骨头骨折占60.73%[25]，对于合并腓骨近端骨折，可行腓骨截骨入路固定腓骨骨折的同时处理胫骨平台后外侧柱骨折。腓骨截骨入路易损伤腓总神经，影响后外侧复合体及胫腓关节的稳定性[26]。KRAUSE等[27]研究发现，与腓骨截骨比较，股骨外侧髁截骨对周围组织损伤较小，避免了腓总神经、后外侧复合体损伤。但所有截骨入路均造成医源性骨折，增加骨不连的风险，因此临床较少应用。
3.1.4 前外侧入路前外侧入路是骨科医师最为常用、熟悉的手术入路，因其操作安全、简单。既往研究发现前后侧拉力螺钉固定胫骨平台后外侧柱骨折稳定性最差[14]。储旭东等[5]测量腓骨顶端至胫骨平台外侧缘的距离为8.0-13.2 mm，临床上L型锁定钢板宽度为11 mm，因此，部分患者无法通过前外侧入路固定后外侧骨折块，由于近端螺钉横向分布，临床常仅1枚螺钉固定到后外侧骨折块，当骨折块较小时甚至无法实现有效的固定，为此，储旭东等[8]设计一款腓骨上方入路窄头解剖钢板，生物力学实验结果表现出良好的力学性能。CHEN等[7]设计前外侧入路旋转支撑板，钢板近端绕过胫腓关节下方到达胫骨平台后外侧，通过钢板面托举骨折块来减少骨折块的移位，但在后外侧粉碎性骨折时，因其钢板面托举骨折块面积小，骨折块易向外侧或内侧移位，对于合并前外侧骨折者常需联合L型锁定钢板固定，增加了患者住院总费用。
3.2 新型钢板治疗胫骨平台后外侧柱骨折的优点该研究设计一款新型钢板通过前外侧入路固定胫骨平台后外侧柱骨折，其功能优势具体表现为：①通过前外侧入路，手术简单安全，避免重要血管、神经及后外侧复合体等组织损伤，缩短手术时间及减少出血量，不影响膝关节稳定性，且内固定物易取出；②单一切口手术入路，单钢板固定，可同时固定胫骨平台外侧柱及后外侧柱骨折，避免体位改变及再次消毒铺巾；③新型钢板近端呈“C”字形，通过腓骨头上方绕至胫骨平台后外侧，可环抱式固定后外侧骨折块，当2.7 mm万向锁定螺钉从前侧固定后外侧骨折块时，避免骨折块向后方移位。同时，选用小尺寸2.7 mm螺钉固定小骨折块，避免骨折块破裂；④近端2.7 mm万向锁定螺钉有30°的活动角度，可根据骨折块的情况调整螺钉的固定方向，与第二排3.5 mm螺钉呈网格化分布，在固定后外侧粉碎性骨折时，近端螺钉网格化分布可减少关节面塌陷；⑤新型钢板近端呈“C”字形，前外侧入路软组织剥离面积较广，对于后外侧骨折块较大时，无需环抱式固定，可用切割器将钢板近端后侧部分切除。
3.3 各组内固定模型有限元结果分析
3.3.1 骨折块的位移分析临床工作中，骨折块位移大于2 mm作为内固定失效的指标[28]。此次实验在轴向载荷为1 500 N时，4组内固定模型骨折块位移均小于2 mm，说明4组内固定物均可固定胫骨平台后外侧柱骨折。斜T型钢板组固定骨折块位移最小(最大位移为0.019 2 mm)，固定骨折块稳定性最佳；拉力螺钉组固定骨折位移最大，稳定性最差，这与其他人研究结果相符合[14]；新型钢板组固定骨折块位移(最大位移为1.037 mm)大于斜T型钢板组，小于L型锁定钢板组(最大位移为1.661 3 mm)和拉力螺钉组(最大位移为1.692 9 mm)，说明新型钢板组固定骨折块稳定性良好。
3.3.2 内固定物的应力分析钛合金的最大屈服强度为600 MPa。此次实验在轴向载荷为1 500 N时，4组内固定物最大应力均小于钛合金屈服强度，未发生内固定物断裂，均可应用于骨折块的固定。斜T型钢板组内固定物应力最大，最大应力值为213.84 MPa，应力分布未见明显应力集中，但应力的增大，增加胫骨微骨折、骨质吸收的风险，容易引起内固定物松动[29]；新型钢板组应力分布较为均匀，最大应力值为68.737 MPa，应力最大值在近端第三排螺钉孔周围，可能因为近端第三排螺钉斜向后外上方支撑骨折块及近端两排螺钉水平固定通过力臂的传导，将力传导到此处；拉力螺钉应力最大值为23.574 MPa，应力最大值在内侧螺钉的中部，可见明显应力集中，可能由于轴向应力作用于骨折块时，骨折块受力通过杠杆作用原理，导致作用力在螺钉中部应力最为集中；L型锁定钢板组应力在4组内固定物中应力值最小，应力分布最为均匀，最大值为10.727 MPa。
3.4 实验的局限性与展望 ①实验给予单一轴向静态载荷，而真实的胫骨平台受力为多向性、动态性，骨折固定的失效还可能是反复施加载荷造成的；②有限元模型为理想模型，忽略软组织对周围的影响，仅从生物力学考虑内固定物的优良性；③骨折模型的建立为理想的单一劈裂型骨折，而临床上骨折类型多样，且常伴有膝关节周围软组织的损伤，因此，需根据患者的损伤情况选择理想的手术入路及合适的内固定物；④实验采用有限元分析方法，同时忽略腓骨支撑的影响，未完全真实模拟出胫骨平台受力的情况。因此，下一步将在假骨模型、尸体骨模型上进行生物力学实验，验证有限元结果。
3.5 实验结论总结有限元分析结果显示，斜T型钢板组骨折块位移最小，但内固定物应力最大，这可能导致微骨折及内固定物松动；L型锁定钢板组内固定物应力分布最均匀，应力最小，但骨折块位移大，与拉力螺钉组骨折块位移相近；新型钢板组骨折块位移较L型锁定钢板组及拉力螺钉组骨折块位移小。
综上所述，新型钢板组固定胫骨平台后外侧柱骨折优于L型锁定钢板组及拉力螺钉组，体现出良好的生物力学稳定性，这为今后的应用奠定了基础。同时临床上骨折类型多样，且常伴有膝关节周围软组织的损伤，因此，需根据患者的损伤情况选择理想的手术入路及合适的内固定物。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

胫骨平台后外侧柱骨折新型前外侧钢板设计与有限元分析

Design and finite element analysis of a novel anterolateral plate for posterior lateral column fractures of the tibial plateau

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