胫骨远端骨折伴软组织损伤3种不同微创固定方式的有限元分析

doi:10.12307/2023.797

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (6): 879-885.doi: 10.12307/2023.797

• 骨与关节生物力学 bone and joint biomechanics • 上一篇下一篇

胫骨远端骨折伴软组织损伤3种不同微创固定方式的有限元分析

王明明1，2，张中1，孙建华1，赵刚2，3，宋华1，颜华东1，吕彬2，3

1济宁医学院附属滕州市中心人民医院骨科，山东省滕州市 277500；2山东大学，山东省济南市 250100；3济南市中心医院骨科，山东省济南市 250013

收稿日期:2022-11-15 接受日期:2023-01-18 出版日期:2024-02-28 发布日期:2023-07-12
通讯作者: 孙建华，硕士，副主任医师，济宁医学院附属滕州市中心人民医院骨科，山东省滕州市 277500
作者简介:王明明，男，1985年生，山东省滕州市人，汉族，山东大学在读博士，主治医师，主要从事创伤救治及生物力学基础研究。
基金资助:
中以国际创伤修复研究中心基金项目(26020211731804)，项目负责人：赵刚

Finite element analysis of three different minimally invasive fixation methods for distal tibial fractures with soft tissue injury

Wang Mingming1, 2, Zhang Zhong1, Sun Jianhua1, Zhao Gang2, 3, Song Hua1, Yan Huadong1, Lyu Bin2, 3

1Department of Orthopedics, Tengzhou Central People’s Hospital Affiliated to Jining Medical University, Tengzhou 277500, Shandong Province, China; 2Shandong University, Jinan 250100, Shandong Province, China; 3Department of Orthopedics, Jinan Central Hospital, Jinan 250013, Shandong Province, China

Received:2022-11-15 Accepted:2023-01-18 Online:2024-02-28 Published:2023-07-12
Contact: Sun Jianhua, Master, Associate chief physician, Department of Orthopedics, Tengzhou Central People’s Hospital Affiliated to Jining Medical University, Tengzhou 277500, Shandong Province, China
About author:Wang Mingming, Doctoral candidate, Attending physician, Department of Orthopedics, Tengzhou Central People’s Hospital Affiliated to Jining Medical University, Tengzhou 277500, Shandong Province, China; Shandong University, Jinan 250100, Shandong Province, China
Supported by:
China Israel International Wound Repair Research Center Fund Project, No. 26020211731804 (to ZG)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

新型逆行胫骨髓内钉：其主钉呈远端弯曲的香蕉形，远端由3枚交锁钉、近端有2枚交锁钉形成多轴心的固定物。微创由内踝远端置入，具有远端段的角度稳定锁定，置入时基本不受胫骨髓腔形态的影响，同时无顺行髓内钉髌骨前疼痛、脂肪栓塞的风险。
外置接骨板技术：将股骨远端外侧锁定接骨板置于胫骨内侧面、皮肤表面作为外固定物，能最大限度地减少软组织损伤，用于软组织条件差或者开放性的胫骨骨折。其具有低剖面和角度稳定性，不需要跨踝关节固定，很容易隐藏在正常衣服下，可早期进行功能锻炼。

背景：伴软组织损伤胫骨远端骨折的治疗一直具有挑战性，新型逆行胫骨髓内钉是一种新的选择。目前关于新型逆行胫骨髓内钉、顺行髓内钉、外置接骨板之间的生物力学性能研究未见报道。

目的：通过有限元分析方法，探讨新型逆行胫骨髓内钉、顺行髓内钉、外置接骨板治疗伴软组织损伤胫骨远端骨折的生物力学稳定性，为临床应用提供科学参考。
方法：利用1名42岁健康男性的胫骨CT数据，通过相关软件建立胫骨远端横行骨折的有限元模型，根据骨折的固定原则，构建新型胫骨逆行髓内钉、胫骨顺行髓内钉、外置股骨远端外侧接骨板固定有限元模型。使用ANSYS 2019软件进行网格划分、施加载荷、数据处理，比较各模型胫骨和内固定的应力分布及位移情况。

结果与结论：①3组模型的骨折端位移量随着载荷的增大而增加；所有模式载荷中，逆行髓内钉组位移最小，外置接骨板组次之，顺行髓内钉组平均位移最大；在800 N垂直载荷中，各组位移差异有显著性意义(P < 0.05)；其余载荷模式下各组无显著性差异；②不同载荷模式下3组模型中胫骨应力均表现为胫骨中段最高，向近、远端缓慢过渡降低；胫骨干部位应力分布均呈现逆行髓内钉组最高、外置接骨板组次之、顺行髓内钉组应力最小的情况；③不同载荷模式下3组模型中胫骨应力集中部位的应力，外置接骨板组明显高于另外两组，差异均有显著性意义(P < 0.05)；④不同载荷条件下3组模型中固定物的应力值，外置接骨板组最大，逆行髓内钉组次之，顺行髓内钉组最小；不同载荷条件下3组固定物应力集中部位的应力差异均有显著性意义(P < 0.05)；⑤提示3种固定方式均具有良好的抗旋转能力及轴向稳定性，其中新型胫骨逆行髓内钉具有更好的生物力学稳定性。

https://orcid.org/0000-0002-2743-3629 (王明明)

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: 胫骨远端骨折, 微创, 逆行钉, 髓内钉, 外置接骨板, 有限元分析, 生物力学, 软组织损伤

Abstract: BACKGROUND: The treatment of distal tibial fractures with soft tissue injury has always been challenging, and the new retrograde tibial nailing is a new choice. Up to now, there were few reports on the biomechanical properties between the new retrograde tibial nailing, anterograde intramedullary nailing and supercutaneous locking plate.
OBJECTIVE: To explore the biomechanical stability of new retrograde tibial nailing, antegrade intramedullary nailing and supercutaneous locking plate in the treatment of distal tibial fractures with soft tissue injury using finite element analysis so as to offer a scientific foundation for clinical application.
METHODS: The finite element model of transverse distal tibia fracture was established by relevant software utilizing the CT data of the tibia from a 42-year-old healthy male. Retrograde tibial nailing, antegrade intramedullary nailing and supercutaneous locking plate finite element models were assembled under the principle of fracture fixation. Finally, meshing, applying loads, and data processing were accomplished with the ANSYS 2019 software. Moreover, the stress distribution and displacement of the tibia and internal fixation of each model were compared.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The displacement of fracture end in the three groups increased with the increase of load. In all mode loads, the average displacement of the fracture end was the least in the retrograde tibial nailing group, followed by the supercutaneous locking plate group, and the highest in the antegrade intramedullary nailing group. At 800 N vertical load, the displacement difference of the fracture end was statistically significant (P < 0.05). There was no statistical significance in other load modes. (2) Under different loads, the tibial stress in the three groups was the highest in the middle of the tibia, and gradually decreased to the proximal and distal ends. The stress distribution of the tibial shaft was the highest in the retrograde tibial nailing group, followed by the supercutaneous locking plate group, and the least in the antegrade intramedullary nailing group. (3) Under different loads, the stress of the tibial stress raiser in the three groups was significantly higher in the supercutaneous locking plate group than in the other two groups, with statistical significance (P < 0.05). (4) Under different loads, the stress of the fixators in the three groups was the largest in the supercutaneous locking plate group, followed by the retrograde tibial nailing group, and the minimum in the antegrade intramedullary nailing group. There were significant differences in the stress of fixator stress raiser among the three groups under different loading modes (P < 0.05). (5) It is indicated that all three fixation methods have the good anti-rotation ability and axial stability. Retrograde tibial nail shows better biomechanical stability.

Key words: distal tibial fracture, minimal invasive, retrograde nailing, intramedullary nailing, supercutaneous locking plate, finite element analysis, biomechanics, soft tissue injury

中图分类号:

王明明, 张中, 孙建华, 赵刚, 宋华, 颜华东, 吕彬. 胫骨远端骨折伴软组织损伤3种不同微创固定方式的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(6): 879-885.

Wang Mingming, Zhang Zhong, Sun Jianhua, Zhao Gang, Song Hua, Yan Huadong, Lyu Bin. Finite element analysis of three different minimally invasive fixation methods for distal tibial fractures with soft tissue injury[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(6): 879-885.

图/表（结果） 8

2.1 不同载荷模式下胫骨骨折端相对位移情况各种固定方式的垂直载荷下骨折端位移量随着载荷的增大而增加。在各种载荷中，逆行髓内钉组位移最小，外置接骨板组次之，顺行髓内钉组平均位移最大。在800 N垂直载荷中，各组位移差异有显著性意义(P < 0.05)；其余载荷模式下各组差异无显著性意义。3组骨折端相对位移量具体见表3，骨折端最大位移值见表4。胫骨骨折端相对位移云图分布见图1。

2.2 不同载荷模式下各模型中胫骨的应力分布情况不同载荷模式下，3组模型中胫骨应力均表现胫骨中段最高，向近、远端缓慢过渡降低。垂直载荷及轴向+扭转载荷中，胫骨干部位应力分布均呈现逆行髓内钉组中最高、外置接骨板组次之、顺行髓内钉组应力最小的情况。但在垂直+扭转载荷中，外置接骨板组出现钉孔部位应力集中。具体胫骨应力云图见图2。

逆行髓内钉组：垂直载荷中胫骨最大应力位于骨折近端第一个钉孔处，垂直+扭转载荷中最大应力位于骨折近端第二个钉孔部位(最近端钉孔)。
顺行髓内钉组：垂直载荷(800 N)及轴向+外旋扭转载荷最大应力位于胫骨最近端钉孔处，垂直载荷(1 500 N)最大应力位于胫骨干，垂直+内旋扭转载荷最大应力位于骨折近端第一个钉孔处。
外置接骨板组：两种垂直载荷最大应力均位于骨折近端中间钉孔部位，垂直+外旋扭转载荷最大应力位于最近端钉孔处，垂直+外旋扭转载荷最大应力位于骨折近端第一个钉孔处。
3组不同载荷模式下3种固定方式胫骨应力集中部位的应力差异均有显著性意义(P < 0.05)。3组胫骨应力集中部位应力情况见表5，最大应力见表6。胫骨应力集中部位云图见图3。

2.3 不同载荷模式下各模型中固定物的应力分布情况不同载荷条件下，3组模型中固定物的应力值外置接骨板组最大，逆行髓内钉组次之，顺行髓内钉组最小。不同载荷模式下，3组固定物应力集中部位的应力差异均有显著性意义(P < 0.05)。具体见表7，8，固定物应力云图见图4。

逆行髓内钉组：两种垂直载荷中力集中在断端近端部分靠近骨折的螺钉和髓内钉之间的交点上；垂直+扭转载荷中，应力集中在逆行髓内钉的中下部。
顺行髓内钉组：各种载荷中，应力集中在断端远端部分最靠近骨折的螺钉和髓内钉之间的交点上。
外置接骨板组：垂直载荷应力集中在最近端螺钉和板孔之间的交点上；垂直+扭转载荷中，应力集中在断端近端部分靠近骨折的钉和胫骨之间的交点上。
固定物应力集中部位云图见图5。

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引言

胫骨远端骨折的发生率为0.6%，占所有胫骨骨折的10%-13%[1]。胫骨远端位于皮肤下方，前部缺少肌肉覆盖，血供相对较差，一旦发生骨折，小心处理软组织与治疗骨折本身同样重要，在手术时尽可能地保留骨外血运至关重要，损伤本身和手术相关因素都会导致愈合障碍，增加皮肤坏死、骨延迟愈合等并发症的风险，处理起来较为困难[2]。考虑到胫骨远端区域的解剖因素，需要微创手术治疗胫骨远端骨
折[1-4]。但直接暴力导致胫骨远端骨折同时会导致受力部位软组织挫裂伤，间接暴力可能导致骨折断端刺穿皮肤、形成开放性骨折。一旦伴有软组织损伤后，微创接骨板固定技术因需要进行皮下潜行剥离，加重皮肤损伤，可能导致皮肤坏死及内固定物外露，因此较少使用于伴软组织损伤的胫骨远端骨折。
外固定治疗伴软组织损伤胫骨远端骨折，可以最大限度地减少额外的软组织损伤。2014年QIU等[5]使用锁定板作为外固定装置治疗胫骨远端骨折伴软组织损伤，取得了良好效果。2022年HIDAYAT等[6]使用体积较小的对侧股骨远端外侧接骨板作为外固定装置，可提供足够的力学稳定性，取得了良好的治疗效果。
胫骨顺行髓内钉无需剥离软组织，可保持骨折周围软组织和血管供应的完整性，即使损伤部位的软组织出现坏死，也不会出现固定物外露的情况，同时髓内钉具有良好的力学性能，允许早期活动，可广泛应用于伴软组织损伤的胫骨远端骨折。2014年KUHN等[7]首先提出了新型逆行胫骨髓内钉的概念，其主钉呈远端弯曲的香蕉形，并由两端多枚交锁钉形成多轴心的固定，可微创置入，具有远端段的角度稳定锁定，同时无顺行髓内钉髌骨前疼痛等优点，是治疗胫骨远端骨折的一种新选择。2022年何敏等[8]首先在国内报道了新型逆行胫骨髓内钉治疗胫骨远端骨折的初步疗效。
临床尝试把逆行胫骨髓内钉作为顺行髓内钉及外固定治疗的替代方案，而逆行髓内钉、顺行髓内钉、外置接骨板治疗胫骨远端横行骨折的生物力学对比研究未见报道。作者假设逆行髓内钉在垂直应力、旋转应力方面提供了等效的生物力学稳定性。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 设计有限元力学分析实验。
1.2 时间及地点实验于2022年5-9月在济宁医学院附属滕州市中心人民医院完成。
1.3 对象选择1名42岁男性志愿者，身高174 cm，体质量80 kg，发育正常，排除肿瘤、畸形、病理性骨折等骨质异常情况。志愿者对研究方案知情同意，并签署了知情同意书。此次研究符合济宁医学院附属滕州市中心人民医院对研究的相关伦理要求。
1.4 材料 128排双源螺旋CT(德国Siemens公司)，Mimics 21.0软件(比利时Materialise公司)，Geomagic 2017软件(美国Geomagic公司)，Solidworks 2021(美国达索系统公司)，ANSYS Workbench 2019(美国ANSYS公司)。
1.5 实验方法
1.5.1 胫骨三维模型的构建使用128排双源螺旋CT对志愿者小腿进行扫描，获取右胫骨原始素DICOM数据。扫描条件：120 kV，100 mAs，层厚0.625 mm。将DICOM数据导入Mimics软件中，确定阈值。利用不同组织的CT值，确定合理阈值范围，分离出骨组织，然后对其进行区域增长、腔隙填充、编辑蒙罩、包裹和光滑等步骤生成stl文件。然后导入 Geomagic Wrap软件中通过精确曲面、光滑、构建曲面片、表面拟合等操作，生成基于面片的实体模型，以stp实体格式输出保存。用SolidWorks软件将stp三维模型文件打开，利用分割功能模拟胫骨远端横行骨折(踝关节面以上4.5 cm)。
1.5.2 固定系统建模建立3种固定物模型胫骨逆行髓内钉、胫骨顺行髓内钉、股骨远端外侧接骨板，根据生产厂家提供的钢板解剖参数及自行测量尺寸，1∶1建立髓内钉、钢板及锁定钉模型。使用Solidworks软件绘制了胫骨远端逆行髓内钉(大博，Φ8 mm×120 mm)、胫骨顺行髓内钉(Stryker，Φ10 mm×300 mm)、股骨远端外侧LISS接骨板(强生，9孔)及螺钉。
1.5.3 固定模型装配、分组固定方式分为3组，即逆行髓内钉组、顺行髓内钉组、外置接骨板组。3组均按常规标准手术固定方式进行装配：逆行髓内钉组远端3个钉孔及近端2个钉孔均锁入螺钉；顺行髓内钉最远端到关节面的距离为10 mm，远端3个钉孔均锁入螺钉，不使用阻挡螺钉；接骨板放置于胫骨内侧，接骨板至胫骨内侧皮质的距离20 mm，接骨板最远端到关节面的距离为10 mm，骨折近远端各3枚螺钉，螺钉分布符合AO治疗原则。分为胫骨远端骨折逆行髓内钉装配体、胫骨远端骨折顺行髓内钉装配体、胫骨远端骨折外置股骨远端外侧接骨板装配体，利用“检查干涉”命令检查模型的相互之间是否存在干涉，将模型保存为stp文件。

1.5.4 材料属性设置及网格划分骨折固定模型导入有限元处理软件Ansys软件中，创建静力分析模块。对骨折固定模型中各材料进行赋值，各材料弹性模量及泊松比见表1。胫骨、髓内钉、钢板、螺钉均采用网格划分采用四面体网格(C3D4)，各组模型节点数及网格数见表2。

1.5.5 载荷及约束条件及载荷设置固定胫骨远端关节面所有单元节点6个自由度作为约束，在胫骨平台施加载荷，胫骨平台内侧承受总载荷的60%，外侧为40%[3]。在日常活动中，同时承受的压缩载荷很可能伴随着扭转载荷。垂直载荷和扭转载荷(使胫骨内外旋)模拟正常成人在站立及缓慢行走(800 N)和快速行走时(1 500 N)作用在胫骨上的主要外力[3]。载荷设置：①垂直载荷：施加在胫骨平台上的总载荷大小分别为800 N、1 500 N；②垂直载荷+内旋扭转载荷：施加在胫骨平台上的总载荷大小为800 N+内旋扭矩8 N•m；③垂直载荷+外旋扭转载荷：施加在胫骨平台上的总载荷大小为800 N+外旋扭矩8 N•m。
1.6 主要观察指标 3组固定模型在加约束条件及载荷后胫骨及内固定的Von Mises应力分布和最大位移，其中胫骨远端骨折端相对位移可直接反映内固定的稳定性为主要结局指标，分别评价3种内固定方式固定的力学稳定性。
1.7 统计学分析采用SPSS 22.0软件进行数据分析，计量资料以x±s表示，多组数据之间比较采用单因素方差分析，两组间数据比较采用独立样本t检验，P < 0.05为差异有显著性意义。文章统计学方法已经济宁医学院附属滕州市中心人民医院生物统计学专家审核。

讨论

胫骨远端骨折的骨折-年龄分布，男性通常是单峰分布，多发生于年轻人并与高能量损伤相关；而女性表现为双峰分布，发生于年轻人和老年人，后者与骨质疏松和低能量损伤相关[9]。胫骨有特殊的解剖学特点，其横断面形态在胫骨中下1/3由三棱形转变为类圆形，髓腔也逐渐变宽形成沙漏形，导致骨折越靠近远端，机械固定变得越不稳定。胫骨远端对感染的局部抵抗力较差，容易出现感染、骨折愈合延迟和不愈合的情况。高能量损伤通常伴有严重的软组织损伤或开放性骨折，其局部软组织覆盖和血供较差，是更为棘手的问题[5-6]。
钢板内固定对软组织条件要求较高，虽然经皮微创钢板技术能减少软组织剥离，但仍可能出现皮肤刺激、皮肤坏死和接骨板外露等并发症，对于软组织损伤的患者有较大风险。高能力的胫骨损伤中，尤其对于开放性骨折，外固定架在临时固定或最终固定中起着重要作用。但大多数下肢外固定架体积庞大，导致睡眠和穿衣问题，同时外固定架可能会干扰对侧肢体的行走。此外，胫骨远端骨折使用跨关节固定可能导致踝关节僵硬和腿部肌肉萎缩[10]。因此该研究不选择外固定架而选择外置接骨板进行研究。
外置接骨板能最大限度地减少软组织损伤，减少早期切开复位手术的并发症；另外具有低剖面和角度稳定性，患者可以很容易地隐藏在正常衣服下；同时不需要跨踝关节固定，这使得早期的功能锻炼成为可能，因此更容易被患者接受[6]。但外置接骨板手术也有缺点：锁钉接骨板的螺钉方向已固定，外置时可能更难操作和进行调整，固定时需先行骨折部位的解剖复位[6，10]。
既往研究对外置接骨板的选择及接骨板至胫骨内侧皮质距离(板骨距)进行了探讨。LIU等[4]对比治疗胫骨远端骨折的3种方式：胫骨远端内侧接骨板(胫骨远端内侧接骨板组)、外置胫骨远端内侧接骨板(胫骨板组)及外置股骨远端外侧接骨板(股骨板组)，胫骨板组和股骨板组的平均压缩刚度分别为胫骨远端内侧接骨板组的14.07%和47.43%；股骨板组和胫骨板组的平均扭转硬度分别为胫骨远端内侧接骨板组的144.66%和38.25%；其研究表明，增加螺钉直径和板尺寸显著增强了扭转刚度。ZHANG等[11]利用对侧股骨远端接骨板固定治疗胫骨远端骨折并进行有限元分析，认为板骨距应小于30 mm，以保证胫骨远端骨折固定的稳定性，可能有益于诱导骨痂组织形成。板骨距取决于软组织肿胀程度和患者小腿内侧软组织厚度，此次研究根据临床实际情况选择板骨距为20 mm。同时此次研究选择强度较高的股骨远端接骨板而不选择胫骨接骨板。
外固定装置的刚度随着板/棒与骨表面之间的距离增加而降低[12]。将板置于胫骨内侧的模型中，增加板的长度，则结构刚度增加[11]。此次研究显示外置接骨板组在骨-螺钉结合部位存在明显的应力集中，应力明显高于逆行髓内钉组及顺行髓内钉组。因此对于骨质条件较差的患者，使用相对较长的接骨板、增加螺钉数量及减少板骨距是降低外置接骨板固定技术失败风险的重要方式[12-14]。LUO等[10]研究显示外置接骨板并发症发生率较低，254例使用外置接骨板治疗的患者中，仅有1例断板，5例发生螺钉松动，3例患者中出现4枚螺钉断裂。
对于伴有软组织损伤的胫骨远端骨折，胫骨顺行髓内钉是重要的治疗手段[15-16]。年轻患者中胫骨远端松质骨可提供良好的螺钉把持力，但骨质疏松的老年患者，由于骨骼的微观结构发生了变化，存在皮质变薄及松质骨密度降低的情况，顺行髓内钉角稳定性相对较差。顺行髓内钉固定需最大程度地降低由多平面剪切力导致的旋转不稳定，因此至少使用2枚远端锁钉和1枚近端静态锁钉[17]。CHAN等[18]研究表明3枚远端锁钉提高了胫骨远端骨折的构造稳定性，相对于远端2枚锁钉的固定方式，3枚螺钉固定可提高结构刚度，减少骨折端相对运动，允许早期负重活动。BEEBE等[19]的临床研究表明，行顺行髓内钉固定的胫骨远端骨折患者术后立即负重不会导致骨折移位、畸形愈合。HADEED等[20]进行力学研究，发现对于螺旋形和斜形骨折中断端产生的移位程度在临床可接受范围之内，但在骨折端接触不良粉碎骨折会出现移位较大的情况。
顺行髓内钉已取得良好的治疗效果，但会出现髌前疼痛且在取出髓内钉后仍持续的并发症；其远端锁定存在置入困难，需反复X射线透视，在操作过程中反复调整其位置，甚至出现钉道松动、后期螺钉退出、骨折对位不良和固定不稳定的情况。
目前关于新型逆行胫骨髓内钉的文献报道较少[9]，有报道显示获得了较好的临床效果[8]。逆行髓内钉在内踝尖远端行2 cm切口，通过内踝逆行插入，该植入物插入时基本不受髓腔形状的影响，其近端在胫骨干峡部以远，无需扩髓，降低了脂肪栓塞的风险。且逆行髓内钉较短，其锁钉的瞄准装置具有较高的精确性，锁钉可一次准确置入，相对减少了手术时间和辐射暴露[21]。逆行髓内钉的特定设计允许进行更远端骨折的固定，其远端3个锁钉均可置于胫骨最远端25 mm内；最远端螺钉平行于踝关节面，另外2枚螺钉在不同平面上斜向踝关节面固定，增加固定稳定性，其可以为胫骨远端
6 cm内的骨折提供稳定固定。逆行胫骨髓内钉技术的关键点是选择正确的进针点并建立通过内踝的正确通道，避免插钉时粗暴操作防止发生内踝骨折，对于骨质疏松的老年患者需要特别注意。因为逆行髓内钉无助于骨折复位，需在置入前复位骨折，对于复位困难的胫腓骨远端骨折，可使用反向撑开复位器在复位、维持力线的状态下插入髓内钉；因其从内踝尖插入，存在损伤内侧副韧带的可能，并存在远期踝关节疼痛的可能及易骨折的风险，需进一步在临床中观察、验证。
此次研究显示使用逆行髓内钉固定，骨折断端位移低于胫骨顺行髓内钉及外置接骨板，具有良好的生物力学稳定性。既往进行非破坏性轴向压缩和双向扭转测试，也证实了逆行髓内钉具有优异的稳定性。Greenfield等[22]研究发现，逆行髓内钉远端使用2枚螺钉可达到3枚螺钉抗压刚度的60%-70%，扭转刚度的90%，对于胫骨远端简单骨折，骨折间位移较小，在可接受范围之内。在胫骨远端粉碎骨折中，由于接骨板几何形状和偏心位置的原因导致抗轴向压缩刚度较低，远端2枚锁钉的逆行髓内钉稳定性优于接骨板，在该类型骨折中逆行髓内钉可能是更好的选择[21-22]。
骨折愈合的早期阶段优先考虑刚性，而在后期阶段柔韧性更为重要[23-24]。早期阶段，压应变有助于骨母细胞和纤维母细胞的生长，而切应变会刺激纤维母细胞增殖，导致骨表面应力的分布不均，从而阻碍骨折的愈合[25]，因此治疗初期应控制降低切应变水平。当固定物刚度不够时，应力刺激下骨折断端产生较大应变，当应变大于10%时，会影响到固定系统的稳定性，可能引起固定失效或骨痂处二次断裂等问题[26]。同时骨折端应力在7%-33%范围是比较理想的，能促进骨痂形成[27]。骨折固定方式的选择首先需要满足对骨断端稳定固定的要求，同时要求减小骨断端间的剪切应力和应力遮挡。该研究发现不同载荷下3种固定方式中，骨折端的相对位移均较小，均可早期部分负重活动。逆行髓内钉近端固定于胫骨中段，对胫骨干应力传导干扰少，应力遮挡率最低。外置接骨板为锁钉板，螺钉与钢板为绑定关系，螺钉之间应力分布较为均匀，应力遮挡率较低，且显著低于放置于骨面的动力加压钢板[28]。顺行髓内钉应力遮挡率最高，一旦复查发现骨痂形成后，应更早地进行完全负重活动，从而加强应力刺激，促进更快恢复。
该研究基于有限元只模拟了胫骨远端骨折中的简单骨折，并没有对粉碎骨折进行分析，没有将胫腓骨作为一个整体进行研究，同时忽略了肌肉等软组织对胫骨稳定性的影响。而外置接骨板的置入螺钉数量、位置不同也有影响，胫骨顺行髓内钉是否额外置入阻挡钉也会出现不同影响，该研究参考既往相关研究结果、选择符合临床实践的固定模型进行研究。可进一步进行标本力学测试研究对结果进一步验证，增加样本量和测量次数来增加结果可靠性。最终，研究结果需进一步的临床研究给予证实。
综上所述，新型胫骨逆行髓内钉、胫骨顺行髓内钉、外置股骨远端接骨板均具有良好的抗旋转能力及轴向稳定性。新型胫骨逆行髓内钉对胫骨的应力遮挡较小，胫骨顺行髓内钉对胫骨的应力遮挡率较大，外置股骨远端接骨板存在局部应力过度集中的现象。新型胫骨逆行髓内钉治疗伴有软组织损伤的胫骨远端骨折具有更好的生物力学稳定性。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

胫骨远端骨折伴软组织损伤3种不同微创固定方式的有限元分析

Finite element analysis of three different minimally invasive fixation methods for distal tibial fractures with soft tissue injury

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