原生喙锁韧带及柔性重建后有限元仿真和实验测试

doi:10.12307/2024.262

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (5): 706-711.doi: 10.12307/2024.262

• 材料力学及表面改性 material mechanics and surface modification • 上一篇下一篇

原生喙锁韧带及柔性重建后有限元仿真和实验测试

季贵柱1，2，郑秋3，汪武祥1，王冠1，2，李文1，鲁晓波1，2，段可1，2，李忠1，2，杨洪彬1，2，梁成1，2，4

西南医科大学附属医院，1骨科，4临床医学研究中心，四川省泸州市 646000；2西南医科大学四川省骨科置入器械研发及应用技术工程实验室，四川省泸州市 646000；3西南医科大学附属中医院骨伤科，四川省泸州市 646000

收稿日期:2023-03-10 接受日期:2023-04-20 出版日期:2024-02-18 发布日期:2023-08-16
通讯作者: 杨洪彬，主任医师，西南医科大学附属医院骨科，四川省泸州市 646000；西南医科大学四川省骨科置入器械研发及应用技术工程实验室，四川省泸州市 646000 梁成，工程师，西南医科大学附属医院，骨科，临床医学研究中心，四川省泸州市 646000；西南医科大学四川省骨科置入器械研发及应用技术工程实验室，四川省泸州市 646000
作者简介:季贵柱，男，1997年生，江苏省宿迁市人，汉族，硕士，医师，主要从事运动医学研究。
基金资助:
泸州-西南医科大合作项目(2020LZXNYDF02)，项目负责人：王冠；泸县-西南医科大合作项目(2020LXXNYKD-01)，项目负责人：鲁晓波

Finite element simulation and experimental test of normal coracoclavicular ligament and flexible reconstruction

Ji Guizhu1, 2, Zheng Qiu3, Wang Wuxiang1, Wang Guan1, 2, Li Wen1, Lu Xiaobo1, 2, Duan Ke1, 2, Li Zhong1, 2, Yang Hongbin1, 2, Liang Cheng1, 2, 4

1Department of Orthopedics, 4Clinical Medicine Research Center, Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China; 2Sichuan Provincial Laboratory of Orthopedic Engineering, Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China; 3Department of Orthopedics, Affiliated Traditional Chinese Medicine Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China

Received:2023-03-10 Accepted:2023-04-20 Online:2024-02-18 Published:2023-08-16
Contact: Yang Hongbin, Chief physician, Department of Orthopedics, Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China; Sichuan Provincial Laboratory of Orthopedic Engineering, Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China Liang Cheng, Engineer, Department of Orthopedics, and Clinical Medicine Research Center, Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China; Sichuan Provincial Laboratory of Orthopedic Engineering, Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China
About author:Ji Guizhu, Master, Physician, Department of Orthopedics, Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China; Sichuan Provincial Laboratory of Orthopedic Engineering, Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China
Supported by:
Luzhou-Southwest Medical University Cooperation Project, No. 2020LZXNYDF02 (to WG); Luxian-Southwest Medical University Cooperation Project, No. 2020LXXNYKD-01 (to LXB)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

柔性固定：与刚性固定相对，指使用不能承受剪切、扭转负载的材料对损伤或骨折部位进行固定，如移植肌腱、人工韧带等，主要用于韧带损伤、微动关节修复等，其主要特点是可重现损伤部位解剖结构和部分功能。在肩锁关节中，柔性固定可重现喙锁韧带部分走形、恢复肩锁关节微动。
极限承载：即最大承载，当对象承受逐渐增大的载荷，经过线性变形段并通过屈服点之后到达塑性变形段，承载继续增加，而后对象失效破坏，塑性变形阶段的最大载荷即为极限承载。一般在线性变形阶段撤去负载后对象可恢复原状态，而塑性阶段变形为不可复原的塑性变形。

背景：对于以喙锁韧带断裂造成的肩锁关节脱位，单束和双束重建为常见修复方式，深化研究对比二者修复的应力分布和骨折风险具有重要意义。

目的：研究喙锁韧带的生物力学性能，对比单束和双束重建肩锁关节的固定效果、应力分布和破坏形式。
方法：①有限元仿真分析：利用Mimics、Wrap和SolidWorks软件分别建立正常喙锁韧带、单束重建和双束重建肩锁关节模型，利用Ansys软件分析锁骨垂向受载时各模型肩胛骨和锁骨的应力和变形情况；②标本实验：取15个完整的人体肩胛骨-锁骨标本，随机分为5组处理，每组3个：A组切断肩锁韧带，保留完整的喙锁韧带；B组切断肩锁和斜方韧带，保留完整的锥状韧带；C组切断肩锁和锥状韧带，保留完整的斜方韧带；D组切断肩锁和喙锁韧带，采用单束重建修复喙锁韧带；E组切断肩锁和喙锁韧带，采用双束重建修复喙锁韧带。利用力学试验机进行力学实验，分析肩胛骨和锁骨的生物力学状态、应力分布和破坏形式。

结果与结论：①有限元仿真分析：正常喙锁韧带附着标本喙突的平均应力最小，其相对于单束和双束重建模型喙突骨折的风险较小；单束和双束重建模型的喙突平均应力相当，二者骨折风险接近；②标本实验：A-E组标本的刚度分别为(26.4±3.5)，(19.8±2.8)，(21.3±3.2)，(57.7±4.1)，(46.2±2.8) N/mm，极限载荷分别为(545.5±53.7)，(360.1±42.1)，(250.9±44.4)，(643.5±39.1)，(511.9±31.7) N，D、E组标本的整体刚度高于A组(P=0.000 06，0.000 3)，D组极限承载高于A组(P < 0.05)，E组极限承载和A组无差异(P > 0.05)；A-C组为韧带断裂，D、E组为喙突骨折；③结果显示：从生物力学角度分析，对于肩锁关节脱位中的喙锁韧带断裂，单束和双束重建均为有效的治疗技术，但均增加了骨折风险，其中双束重建分散了钢板应力、减小了钢板和骨质的接触力，但稍微降低了极限承载力，应根据临床实际情况选用单束或双束重建。

https://orcid.org/0009-0000-1226-1820(季贵柱)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

关键词: 喙锁韧带, 柔性重建, 单束重建, 和双束重建, 有限元分析, 生物力学

Abstract: BACKGROUND: For dislocation of acromioclavicular joint induced by coracoclavicular ligament fracture, single EndoButton Plate reconstruction and double EndoButton Plates reconstruction are common repair methods. Further study on the stress distribution and fracture risk of the two repair methods is of great significance.
OBJECTIVE: To study the biomechanical properties of the coracoclavicular ligament, and compare the fixation effect, stress distribution and failure mode of single and double EndoButton Plates reconstruction.
METHODS: (1) Finite element simulation analysis: Mimics, Wrap and SolidWorks were used to establish normal coracoclavicular ligament, single EndoButton Plate reconstruction and double EndoButton Plates reconstruction. Ansys software was used to analyze the stress and deformation of the scapula and clavicle of each model under vertical load. (2) Sample experiment: Fifteen intact scapular-clavicle specimens were randomly grouped into five groups, with three specimens in each group. In group A, the acromioclavicular ligament was severed and the coracoclavicular ligament remained intact. In group B, acromioclavicular ligaments and trapeoid ligaments were severed, leaving intact conical ligaments. In group C, acromioclavicular ligaments and conical ligaments were cut off, and the intact traprex ligaments were retained. In group D, acromioclavicular and coracoclavicular ligaments were severed, and coracoclavicular ligaments were repaired by single EndoButton Plate reconstruction. In group E, acromioclavicular and coracoclavicular ligaments were severed, and the coracoclavicular ligaments were repaired by double EndoButton Plates reconstruction. The mechanical experiment was carried out by a mechanical testing machine to analyze the biomechanical status, stress distribution and failure patterns of the scapular-clavicle and clavicle.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) Finite element simulation analysis: The average stress of coracoclavicular ligament attached specimens was the lowest, and the risk of coracoclavicular fracture was less than that of single and double EndoButton Plates reconstruction. The mean stress of the coracoid process was similar in single and double EndoButton Plates reconstruction, and the fracture risk was similar. (2) Sample experiment: In groups A, B, C, D and E, the stiffness of specimens was (26.4±3.5), (19.8±2.8), (21.3±3.2), (57.7±4.1), and (46.2±2.8) N/mm, respectively; the ultimate loads were (545.5±53.7), (360.1±42.1), (250.9±44.4), (643.5±39.1), and (511.9±31.7) N, respectively; global stiffness in groups D and E was higher than that in group A (P=0.000 06, 0.000 3); ultimate load in group D was higher than that in group A (P < 0.05); the ultimate load was not significantly different between the group E and group A (P > 0.05). Ligament fracture was observed in groups A, B and C and coracoid process fracture was found in groups D and E. (3) These results suggest that from the biomechanical analysis, Single EndoButton Plate reconstruction and double EndoButton Plates reconstruction are effective treatment techniques for coracoclavicular ligament fracture in acromioclavicular joint dislocation, but increase the risk of fracture. The double EndoButton Plates reconstruction dispersed the stress of the steel plate and reduced the contact force between the steel plate and bone, but slightly reduced the ultimate bearing capacity. Single and double EndoButton Plates reconstruction should be selected according to the actual clinical situation.

Key words: coracoclavicular ligament, flexible reconstruction, single EndoButton Plate reconstruction, double EndoButton Plates reconstruction, finite element analysis, biomechanics

中图分类号:

季贵柱, 郑秋, 汪武祥, 王冠, 李文, 鲁晓波, 段可, 李忠, 杨洪彬, 梁成. 原生喙锁韧带及柔性重建后有限元仿真和实验测试[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(5): 706-711.

Ji Guizhu, Zheng Qiu, Wang Wuxiang, Wang Guan, Li Wen, Lu Xiaobo, Duan Ke, Li Zhong, Yang Hongbin, Liang Cheng. Finite element simulation and experimental test of normal coracoclavicular ligament and flexible reconstruction[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(5): 706-711.

图/表（结果） 4

2.1 有限元仿真分析结果喙突为韧带或钢板的着力位置，因此，研究重点分析喙突的平均应力。正常喙锁韧带附着标本喙突的平均应力最小，其相对于单束重建和双束重建喙突骨折的风险较小；单束和双束重建喙突平均应力相当，二者骨折风险接近(表4)。

正常喙锁韧带连接中，锁骨和肩胛骨变形均匀变化，从外侧到中段锁骨变形连续增加，中段到内侧锁骨变形均匀减小(图4a)；单束重建和双束重建后锁骨变形明显，锁骨变形一致，变形局部集中(图4b、c)；正常喙锁韧带连接肩胛骨的大应力范围相对较小(图4d)；单束重建组肩胛骨最大应力最大，且大应力范围最大(图4e)；双束重建组肩胛骨最大应力最小，大应力范围相对适中(图4f)，该结果显示喙锁韧带原生韧带具备优良的变形抵抗能力，而单束重建和双束重建较弱。单束重建钢板最大应力最大，双束重建钢板最大应力为其42.8%(图4g、h)，在钢板均承受载荷的情况下增加钢板数量能降低钢板应力，分散传递外力。分析结果和常识符合，一定程度上说明仿真的有效性。对3组分析，锁骨应力云图分布接近，锁骨最大应力接近，均远小于肩胛骨最大应力(图4i-k)。单束重建钢板最大应力最大，双束重建钢板最大应力为其42.8%，在钢板均承受载荷的情况下增加钢板数量能降低钢板应力，分散传递外力。

2.2 标本实验结果根据实验测试数据绘制各标本的载荷位移曲线(图5a)，计算各标本组刚度(图5b)和极限载荷(图5c)。A-E组标本的刚度分别为(26.4±3.5)，(19.8±2.8)，(21.3±3.2)，(57.7±4.1)，(46.2±2.8) N/mm，极限载荷分别为(545.5±53.7)，(360.1±42.1)，(250.9±44.4)，(643.5±39.1)，(511.9±31.7) N，其中，D组标本的刚度和极限承载最大，E组标本的刚度与D组接近、极限载荷与A组接近。D、E组标本的整体刚度高于A组(P=0.000 06，0.000 3)，D组极限承载高于A组(P < 0.05)，E组标本的极限载荷和A组比较无明显差异(P > 0.05)。总体来说，单束和双束重建组标本的最大承载能力高于或接近正常喙锁韧带，满足使用要求。

A-C组标本均为韧带断裂失效(图6a-c)，无骨折破坏；D组为接近骨道圆孔处的喙突颈部断裂(图6d、e)，为骨折破坏；E组钢板均从骨道脱出，造成骨折线，造成喙突颈部断裂(图6f、g)，为骨折破坏，说明单、双束重建的骨道为肩胛骨薄弱点，较大承载易造成喙突骨折。

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引言

肩锁关节脱位为常见损伤，约占肩部损伤的12%[1]，ROCKWOOD将该损伤分为6型，其中Ⅳ-Ⅵ型存在喙锁韧带断裂，需手术治疗[2]，常用克氏针张力带钢丝[3]、经皮螺钉等固定[4]，但存在内固定断裂、松动、脱落等风险[5]；随后也有人用锁骨钩钢板进行治疗，该技术简单可靠，但存在术后并发症等缺点[6-7]。据报道，这些并发症可能与锁骨钩钢板为刚性固定，限制锁骨相对肩胛骨的各个运动自由度，关节微动功能丧失有关[8]。肩锁关节为微动关节，其微动功能参与肩关节的联合运动，因此符合肩锁关节解剖结构和运动特点的固定技术可能产生更佳的疗效[9]。
Endobutton钢板固定是一种较新的固定手术[10-11]，该手术在锁骨和喙突分别建立骨隧道，在上下骨面放置钢板，并用一束高分子纤维(袢环)连接两钢板替代喙锁韧带，达到承受载荷和维持喙锁间距的作用。由于纤维束不能完全限制钢板间的相对运动(如扭转、相对平移)，所以该技术允许锁骨相对肩胛骨发生微动，因此该技术是一种柔性固定技术。研究报道，Endobutton钢板固定技术具有切口小、低并发症率和强度高等优点[12-13]。
传统单束Endobutton钢板固定仍存在一定局限：首先，袢环长度规格有限，不能良好适应患者个体化差异，后续研究采用长度可调的袢环适应不同喙锁间距，该技术被命名为Ultrabutton术[14]；其次，正常人体中喙锁韧带为两支[15](锥状韧带、斜方韧带)，共同维持肩锁关节垂向稳定性并限制锁骨-肩胛骨的相对运动[16]，而用单束袢环固定后的几何形态和受力特点与之存在明显差异[17]，后续研究采用双束重建喙锁韧带以更好地模拟该部位的生理结构[18]。目前单束和双束重建均用于临床[19]，PARK等[20]用尸体标本测试了单束与双束重建后肩锁关节在循环加载下的稳定性，发现单束重建抵抗平移和旋转的刚度高于双束重建，但未研究两种固定方式在静态加载下的极限载荷和破坏形式。生理条件下，喙锁韧带主要承载竖直方向的载荷。临床上，喙锁韧带重建后袢环断裂是术后风险之一，相对单束重建，双束重建袢环承载能力增加，但由于骨隧道增加骨折风险也上升，因此，研究、比较单束和双束重建后在竖直方向的极限承载能力和破坏形式具有临床意义。
锥状韧带和斜方韧带互成夹角，均能承受竖直方向载荷。FUKUDA等[21]和DEBSKI等[22]通过力学测试发现，锥状韧带承受的竖直方向载荷高于斜方韧带，而SALTER等[23]和HARRIS等[24]则报道了相反的趋势，因此确定二者的承载比例等生物力学特点能为喙锁韧带重建提供指导，重建后该部位生物力学状态与原生条件接近，可能有利于功能恢复。
此次研究测试喙锁韧带、锥状韧带、斜方韧带以及单束和双束重建后竖直方向的极限承载能力和破坏形式，并结合有限元分析喙锁韧带、单束和双束重建的应力分布等生物力学性能。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

材料方法

1.1 设计有限元仿真与标本实验。
1.2 时间及地点实验于2022年5-12月在四川省骨科置入器械研发及应用技术工程实验室和西南医科大学附属医院骨科完成。
1.3 材料该研究方案的实施符合《赫尔辛基宣言》和西南医科大学附属医院对研究的相关伦理要求(伦理批件号：KY2021013、KY2023034)。
1.3.1 有限元仿真模型影像资料获取 1名健康成年男性志愿者的影像资料，男性，33岁，身高172 cm，体质量65 kg，无相关疾病和影响研究的骨折损伤病史，在西南医科大学附属医院骨科CT室(GE LingtSpeed VCT64)完成重建部位的CT扫描，并获取数字模型。受试者自愿参加，签署了知情同意书，并对资料的采集和用途完全知情。

1.3.2 标本材料新鲜解冻成人肩关节标本15个，左侧7个，右侧8个，年龄(35±5)岁，由西南医科大学解剖教研室提供。所有标本无明显畸形、肿瘤病史或手术史，去除软组织及肱骨，切断肩锁韧带，保留肩胛骨、喙锁韧带和锁骨(远端剩余≥8 cm)。采用简单随机化法将标本分为A-E组，每组3个，按表1所述处理并测试。

1.4 实验方法

1.4.1 有限元仿真利用Mimics 19.0和Geomagic Wrap 2017软件进行三维重建，分别建立锁骨、肩胛骨的皮质骨和松质骨部分(图1)。利用Solidworks 2014绘制钢板，分别建立装配模型(图2)。利用Ansys Workbench 2021软件分析，分别进行网格划分、材料赋值和边界条件设定。模型中钢板、韧带、皮质骨、松质骨和袢的材料信息见表2[25]。钢板材料选用TC4钛合金。分析各标本组正常站立姿态锁骨和肩胛骨垂向的连接强度，故全约束肩胛骨内外侧缘和肩胛冈，并在锁骨中段施加250 N垂向负载分析模型的应力分布和模型的整体变形。模型网格为二阶四面体网格，各模型节点与单元数量见表3。

计算机内存为64 G，处理器为12th Gen Intel(R) Core(TM)i9-12900H 2.50 GHz。

1.4.2 标本实验 A组标本切断肩锁韧带，保留完整的喙锁韧带(图3a)；B组标本切断肩锁韧带和斜方韧带，保留完整的锥状韧带(图3b)；C组标本切断肩锁韧带和锥状韧带，保留完整的斜方韧带(图3c)；D组标本切断肩锁韧带和喙锁韧带，采用单束重建修复喙锁韧带(图3d、e)：标本肩锁关节复位，用直径2 mm克氏针从锁骨上表面距肩锁关节线4 cm处的前后缘中点向喙突根部钻孔并穿透喙突，用直径4.5 mm空心钻扩大骨道，根据标本尺寸选择2个相应规格的带袢钛板(施乐辉，722001146)，将袢环编成一束人工韧带，穿过骨道，两钛板分别位于锁骨上表面和喙突根部下表面；E组标本切断肩锁韧带和喙锁韧带，采用双束重建修复喙锁韧带(图3f、g)：在单束重建的基础上，在锁骨上表面距肩锁关节线2 cm处至喙突根部再建立一骨道，将一带袢钛板放置于喙突下表面，一带袢钛板(施乐辉，72290003)放置于锁骨上表面，将袢环穿过骨道，调整袢环长度至肩锁关节贴合，然后打结固定，其他步骤与单束重建相同。

用自制夹具将5组标本安装于Instron E3000力学试验机进行力学实验(图3h)，竖直方向以5 N/s速率施加载荷至韧带断裂或标本破坏，记录载荷-位移曲线及标本损伤状态。

1.5 主要观察指标有限元仿真分析中各组模型肩胛骨和锁骨的应力和变形情况，标本实验中各组标本的刚度、极限载荷及损伤状态。
1.6 统计学分析采用SPSS 24.0统计学软件对标本实验的刚度和极限承载数据进行统计学分析。计量资料经Shapiro-Wilk检验为正态分布，且方差齐性，采用单因素双样本异方差t检验分析，P < 0.05说明差异有显著性意义。该文统计学方法已经西南医科大学生物统计学专家审核。

讨论

有限元分析结果提示，3组锁骨骨折风险相当，均远小于肩胛骨，其中单束重建后肩胛骨骨折的风险最高。正常喙锁韧带连接的大应力范围相对较少、骨折风险小；单束重建后肩胛骨最大应力最大，且大应力范围最大，骨折风险显著升高；双束重建肩胛骨最大应力最小，大应力范围相对适中，骨折风险适中，所以，双束重建能分散肩胛骨的大应力范围，相对单束重建能适当减少骨折风险；相对于正常喙锁韧带连接的肩胛骨，双束重建后肩胛骨最大应力范围较大，骨折风险更大。
有限元仿真和标本实验结果统一，有限元仿真结果提示单束和双束重建均存在骨折风险，且骨折部位为靠近骨道的喙突颈处，和力学实验测试结果标本破坏情况吻合。根据力学定律，当外力和重建方向接近时，双束重建能分散钢板和骨质的接触力，相对于单束重建更不易骨折；但当外力和重建方向差异较大时，沿重建方向袢环的拉力可能远大于外力，钢板挤压骨的压力更大，更容易脱出破坏。根据肩锁关节的生物力学环境确定双束重建各骨道方向具有重要意义，合适的骨道方向能增加承载力，而不合理的骨道有负面影响，同理亦适用于单束重建。正常喙锁韧带分散附着在喙突和锁骨锥状结节等韧带附着处，能分散传递力，但单束和双束重建将分散的力集中传递，改变了喙突和部分锁骨的力学环境。应考虑力学环境影响的长期作用，例如应力较小部位骨质疏松或骨丢失的风险、应力集中处骨折的风险等，因此，未来研究需要设计允许肩锁关节微动，且更加接近生理载荷分布的固定方式。
VELASQUEZ GARCIA等[26]用有限元分析评估肩锁关节韧带应力-应变分布的变化，结果显示锥状韧带及斜方韧带在肩关节外展及内收过程中起重要约束作用。CIVAN等[27]用有限元分析对比双Endobutton及三Endobutton技术重建喙锁韧带的力学性能，结果显示重现锥状韧带在对抗正面行动中的阻力起重要作用，但缺失斜方韧带将导致盂肱关节屈曲时锁骨向后方移位增加。SUMANONT等[28]用双纽扣装置修复肩锁关节脱位，有限元分析显示这种技术在垂直和水平面都有很好的稳定性，并减少了对缝合按钮的压力。LIU等[29]开发了双钩锁骨板重建肩锁关节，有限元分析显示该技术能减少肩胛骨的峰值应力，产生更均匀的应力分布。
肩锁韧带及喙锁韧带是维持肩锁关节水平和竖直方向稳定的重要结构。FUKUDA等[21]通过力学测试发现，喙锁韧带是限制肩锁关节移位的主要因素，且锥状韧带贡献大于斜方韧带。喙锁韧带极限载荷并非是锥状韧带与斜方韧带的算术之和，结果显示A<B+C，原因可能是两韧带呈一定夹角，受力方向不一致。对两条韧带单独测试后发现，锥状韧带极限载荷超出斜方韧带29.0%，是竖直方向主要受力韧带。DEBSKI等[22]同样报道锥状韧带是垂直稳定的主要因素，而SALTER等[23]却报道斜方韧带是垂直稳定的主要因素。WALZ等[30]测量喙锁韧带竖直方向的极限载荷为598 N、刚度为99 N/mm；COSTIC等[31]报道喙锁韧带竖直方向的最大载荷为560 N、刚度为60.8 N/mm；GRUTTER等[32]测量肩锁关节复合体(含肩锁韧带及喙锁韧带)的破坏载荷为815 N、刚度为88 N/mm；HARRIS等[24]对喙锁韧带、锥状韧带及斜方韧带测量结果显示，最大载荷分别为500，394，440 N(与此次实验A<B+C一致)，刚度分别为103，105，84 N/mm。此次实验采用尼龙绳为传导介质，刚度明显较低。KLASSEN等[33]报道韧带承载力贡献与肩锁关节位移有关，肩锁关节位移较小时肩锁韧带提供主要抵抗作用(45%)，而位移较大时锥状韧带提供主要抵抗作用(70%)。整体上，此次实验结果和以往报道文献测试结果接近，说明了实验的有效性。
采用柔性固定方式重建喙锁韧带可实现肩锁关节的微动，符合人体正常解剖。此次研究中，单束重建的喙锁韧带不仅重现锥状韧带部分走形，竖直方向载荷也能达到原生韧带水平。研究发现双束重建因建立双骨道对喙突骨质破坏较多，受力后钛板经损伤骨道向上脱出，但其极限载荷和正常喙锁韧带无显著差异。HISLOP等[34]采用纽扣钢板重建喙锁韧带并测量最大载荷，结果显示单束重建为335.6 N、双束重建为361.8 N。SONG等[35]测试不同方法重建喙锁韧带后的生物力学，其中Endobutton钛板组的最大载荷为373.2 N。GRANDTHAM等[36]测试Endobutton钛板单束重建喙锁韧带的生物力学，最大载荷为504.4 N、刚度为40.2 N/mm。LI等[37]采用Endobutton钛板双束重建喙锁韧带，生物力学结果显示最大载荷为684.9 N。ZHANG等[38]采用新型可调的Endobutton
钛板重建喙锁韧带，生物力学测试结果显示极限载荷为722.16 N。GAO等[39]采用纽扣系统单隧道重建喙锁韧带，有限元分析显示，在喙突基底部中心点前方5 mm处建立骨道后锁骨具有良好的稳定性。整体上，长此次实验结果和以往文献数据接近，说明了研究的有效性。
柔性固定优点明显，可恢复肩锁关节微动功能[40]，重建结构更符合解剖结构[41]。刘凡凡等[42]采用可调悬吊钛板重建喙锁韧带治疗急性肩锁关节脱位，随访显示肩关节功能评分优良率为100%。TEODORO等[43]采用Endobutton钛板重建肩锁关节治疗Ⅲ型急性肩锁关节脱位，随访显示91.29%的优良率。结合以往研究，此次研究具有一定临床指导意义，但研究未考虑骨道位置、尺寸、载荷方向、载荷类型(如：跌倒时的冲击载荷等)对重建后生物力学的影响，这些都有待后续研究。
结论：对于肩锁关节脱位中的喙锁韧带断裂，单束和双束重建均为有效的治疗技术，说明柔性固定可恢复肩锁关节的微动功能，相对于刚性固定对肩关节的不良生物力学影响较小。再次，骨道的建立破坏了骨质，提升了喙突骨折的风险，临床中应合理选取骨道的位置和尺寸[44]；单束重建和双束重建各有优劣，双束重建分散了钢板应力、减小了钢板和骨质的接触力，但稍微降低了极限承载力，应根据临床实际情况选用。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

原生喙锁韧带及柔性重建后有限元仿真和实验测试

Finite element simulation and experimental test of normal coracoclavicular ligament and flexible reconstruction

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