两种手术方式重建“恐怖三联征”肘关节稳定性的有限元评价

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.1293

中国组织工程研究 ›› 2019, Vol. 23 ›› Issue (24): 3834-3839.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.1293

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

两种手术方式重建“恐怖三联征”肘关节稳定性的有限元评价

宋超¹，丁志宏¹，殷涛¹，李震时²，吴亮¹，周文超¹，徐波¹，刘粤¹，孔德策¹，杨铁毅¹，张岩¹

¹上海市浦东新区公利医院骨科，上海市 200135；²广西壮族自治区桂林市兴安界首中西医结合医院骨科，广西壮族自治区桂林市 541300

出版日期:2019-08-28 发布日期:2019-08-28
通讯作者: 张岩，博士，主任医师，上海市浦东新区公利医院骨科，上海市 200135
作者简介:宋超，男，1980年生，山东省人，汉族，2013年上海交通大学医学院毕业，博士，主治医师，主要从事创伤骨科和脊柱外科的研究。
基金资助:
上海市卫生和计划生育委员会科研课题(201640173)，项目负责人：张岩|浦东新区卫生和计划生育委员会重点学科资助项目(PWZxk2017-18)，项目负责人：杨铁毅|浦东新区医学学科建设项目(PWYts2018-03)

Finite element evaluation of the stability of the elbow joint in the “terrible triad injury” by two surgical methods

Song Chao¹, Ding Zhihong¹, Yin Tao¹, Li Zhenshi², Wu Liang¹, Zhou Wenchao¹, Xu Bo¹, Liu Yue¹, Kong Dece¹, Yang Tieyi¹, Zhang Yan¹

¹Department of Orthopedics, Shanghai Pudong New Area Gongli Hospital, Shanghai 200135, China; ²Department of Orthopedics, Xing’an Jieshou Hospital of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine, Guilin 541300, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China

Online:2019-08-28 Published:2019-08-28
Contact: Zhang Yan, MD, Chief physician, Department of Orthopedics, Shanghai Pudong New Area Gongli Hospital, Shanghai 200135, China
About author:Song Chao, MD, Attending physician, Department of Orthopedics, Shanghai Pudong New Area Gongli Hospital, Shanghai 200135, China
Supported by:
the Research Project of Shanghai Municipal Commission of Health and Family Planning, No. 201640173 (to ZY)| the Key Discipline Project of Pudong Nue Area Commission of Health and Family Planning, No. PWZxk2017-18 (to YTY)| the Discipline Construction Project of Pudong New Area Commission of Health and Family Planning, No. PWYts2018-03

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：

恐怖三联征：1996年Hotchkis首次将肱尺关节后脱位同时伴有尺骨冠状突和桡骨头骨折命名为肘关节“恐怖三联征”，它是严重的高能量创伤，“三联征”包括影像损伤(后脱位、桡骨头骨折、冠状突骨折)，而“恐怖”含义是肘关节骨、韧带稳定结构的广泛损伤造成关节的严重失稳。

有限元分析：有限元法是根据变分法原理求解数学上可描述的物理问题的一种数值计算方法。它的主要优点是能够解决结构、材料性质和载荷情况比较复杂的问题。但有限元方法结果受诸多因素的影响，研究的基础和前提是建立精确的模型。

摘要

背景：肘关节“恐怖三联征”是严重复杂的骨折脱位损伤。能否通过修复内侧副韧带结构替代冠状突骨块的固定来重建肘关节的稳定性值得探讨研究。

目的：通过建立肘关节“恐怖三联征”的有限元模型，在肘关节外侧柱稳定性重建的基础上，比较尺骨冠状突骨折固定和内侧副韧带修补两种模式下，肘关节不同屈曲角度的力学值，评价两种手术方法对肘关节稳定性的影响。

方法：利用肘关节CT、MRI图片的相关数据，计算机生成命令流文件，建立肘关节实体模型，进行网格划分，去除1/3冠状突，去除桡骨小头及内外侧副韧带即为恐怖三联征模型。模拟内侧副韧带断裂后是否进行修复，冠状突骨块是否固定两种情况，并且对其分别施加纵向载荷，分析各种工况条件下肘关节关节面的应力分布，比较肘关节的稳定性。

结果与结论：①肘关节伸直位0°时正常肘关节关节面的最大应力为0.78 MPa。将1/3冠状突骨折模型骨折做固定，内侧副韧带不修补，该模型关节面的最大应力为0.84 MPa，而冠状突骨折不做固定，仅修补内侧副韧带的肘关节模型关节面的最大应力也是0.84 MPa；②肘关节屈曲30°时正常肘关节模型关节面的最大应力为2.02 MPa，将1/3冠状突骨折模型骨折做固定，内侧副韧带不修补，该模型关节面的最大应力为2.02 MPa，而冠状突骨折不做固定，修补内侧副韧带的肘关节模型关节面的最大应力为2.07 MPa；③肘关节伸直位0°时正常肘关节关节面的最大位移为0.14 mm，将1/3冠状突骨折模型骨折做固定，内侧副韧带不修补，该模型关节面的最大位移为0.15 mm，而冠状突骨折不做固定，修补内侧副韧带的肘关节模型关节面的最大位移为 0.16 mm；④肘关节屈曲30°时正常肘关节模型关节面的最大位移为0.52 mm，将1/3冠状突骨折做固定，内侧副韧带不修补，该模型关节面的最大位移为0.52 mm，而冠状突骨折不做固定，修补内侧副韧带的模型关节面的最大位移为0.51 mm；⑤上述结果显示，实验成功建立肘关节“恐怖三联征”的有限元模型，将1/3冠状突骨折做固定，如果不修补内侧副韧带，该模型关节面的最大应力及位移略小于正常模型的数值。而冠状突骨折不做固定，仅修补内侧副韧带，其肘关节模型关节面的最大应力及位移大于或基本等于正常模型的该数值。因此，在肘关节外侧柱稳定性重建的基础上，内侧副韧带能够取代冠状突骨折的固定，重建肘关节的稳定性。

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
ORCID: 0000-0002-8647-0593(宋超)

关键词: 肘关节, 恐怖三联征, 有限元, 冠状突, 骨折, 内侧副韧带, 稳定性, 应力, 位移

Abstract:

BACKGROUND: The ‘terrible triad injury” of the elbow joint is a serious complex fracture and dislocation. It is worthwhile to study on stability of the elbow joint by repairing the medial collateral ligament structure instead of the fixation of the coronal process.

OBJECTIVE: To compare the mechanical value of different flexion angles of the elbow joint under two modes of fixing ulnar coronoid process and repairing medial collateral ligament based on the stability reconstruction of the lateral column of the elbow joint and to evaluate the effect of two surgical methods on the stability of the elbow joint by establishing a finite element model of the “terrible triad injury” of the elbow joint.

METHODS: Using data of the elbow joint CT and MRI, command stream files were generated from the computer. The elbow joint solid model was established and meshed. To compare the elbow joint stability, by simulating whether the medial collateral ligament was repaired or not after fracture, and the coronoid process was fixed or not, longitudinal load was applied to analyze the stress distribution on the elbow joint surface under various working conditions.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) The maximum stress of the normal elbow joint surface was 0.78 MPa when the elbow joint was extended to 0°. If the 1/3 coronoid process fracture was fixed, and the medial collateral ligament was not repaired, the maximum stress of the articular surface of the model was 0.84 MPa. If the coronoid process fracture was not fixed, the medial collateral ligament was repaired, the maximum stress of the articular surface was also 0.84 MPa. (2) When the elbow joint was flexed 30°, the maximum stress of the articular surface of the normal elbow joint model was 2.02 MPa. If the 1/3 coronoid process fracture was fixed, and the medial collateral ligament was not repaired; the maximum stress of the joint surface was 2.02 MPa. If the coronoid process fracture was not fixed, the medial collateral ligament was repaired, and the maximum stress was 2.07 MPa. (3) The maximum displacement of the normal elbow joint surface was 0.14 mm when the elbow joint was straight. If the 1/3 coronoid process fracture was fixed, and the medial collateral ligament was not repaired, the maximum displacement of the articular surface of the model was 0.15 mm. If the coronoid process fracture was not fixed, the medial collateral ligament was repaired, the maximum displacement of the articular surface of the elbow joint model was 0.16 mm. (4) When the elbow joint was flexed 30°, and the maximum displacement of the articular surface of the normal elbow joint model was 0.52 mm. If the 1/3 coronoid process fracture was fixed, and the medial collateral ligament was not repaired, and the maximum displacement was 0.52 mm. If the coronoid process fracture was not fixed, the medial collateral ligament was repaired, and the maximum displacement was 0.51 mm. (5) The above results show that the experiment has successfully established the finite element model of the “terrible triad injury” of the elbow joint. If the 1/3 coronoid process fracture is fixed, the medial collateral ligament is not repaired, and the maximum stress and displacement of the articular surface of the model were slightly smaller than those of the normal model. If the coronoid process fracture is not fixed, only the medial collateral ligament is repaired, and the maximum stress and displacement of the articular surface of the elbow joint model are greater or substantially equal to the values of the normal model. Biomechanical studies suggest that the medial collateral ligament can replace the fixation of the coronoid process fracture and reconstruct the stability of the elbow joint on the basis of the stability reconstruction of the lateral column of the elbow joint.

Key words: elbow joint, terrible triad injury, finite element, coronoid process, bone fractures, medial collateral ligament, stability, stress, displacement

中图分类号:

R459.9|R605|R683

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宋超，丁志宏，殷涛，李震时，吴亮，周文超，徐波，刘粤，孔德策，杨铁毅，张岩. 两种手术方式重建“恐怖三联征”肘关节稳定性的有限元评价[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(24): 3834-3839.

Song Chao, Ding Zhihong, Yin Tao, Li Zhenshi, Wu Liang, Zhou Wenchao, Xu Bo, Liu Yue, Kong Dece, Yang Tieyi, Zhang Yan .

Finite element evaluation of the stability of the elbow joint in the “terrible triad injury” by two surgical methods

[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2019, 23(24): 3834-3839.

图/表（结果） 4

2.1 关节面接触应力分析 沿肱骨纵轴轴向加压，加载应力的大小设定为100 N，对加载后的模型进行应力分析，得到各模型的应力分布情况。从结果中可以看出，肘关节关节面接触应力最大的部位大都集中在尺骨滑车切迹处，这与临床上尸体解剖结果大致相符。并且肘关节屈曲30°时关节面的最大接触应力大于0°时的应力，说明同样载荷条件下，肘关节关节面的最大应力随着屈曲角度增加而增大。

伸直位时正常肘关节关节面的最大应力为0.78 MPa。1/3冠状突骨折模型骨折做固定，内侧副韧带不修补，该模型关节面的最大应力为0.84 MPa。而冠状突骨折不做固定，仅仅修补内侧副韧带的肘关节模型关节面的最大应力也是0.84 MPa，两者均大于正常模型的最大应力，提示内侧副韧带对于肘关节的稳定性有重要意义，见图2。

肘关节屈曲30°时正常肘关节模型关节面的最大应力为2.02 MPa。1/3冠状突骨折模型骨折做固定，内侧副韧带不修补，该模型关节面的最大应力为2.02 MPa。而冠状突骨折不做固定，修补内侧副韧带的肘关节模型关节面的最大应力为2.07 MPa，提示修补内侧副韧带后的肘关节更加稳定，见图3。

2.2 关节面接触位移变化 在正常肘关节模型、固定冠状突骨折(不修补内侧副韧带)模型、修补内侧副韧带(不固定冠状突骨折)模型上分别施加100 N的应力，得到3种有限元模型关节面的位移变化云图。从图中可以看出，肘关节关节面接触位移变化最大的部位大都集中在尺骨滑车切迹处，这与前面应力分布的结果相一致。与伸直位肘关节相比，屈曲30°时关节面的最大位移明显增大，也说明屈曲角度增大，肘关节的稳定性越好。

伸直位时正常肘关节关节面的最大位移为0.14 mm。1/3冠状突骨折模型骨折做固定，内侧副韧带不修补，该模型关节面的最大位移为0.15 mm。而冠状突骨折不做固定，修补内侧副韧带的肘关节模型关节面的最大位移为 0.16 mm，这个结果与前面的应力变化不谋而合，见图4。

肘关节屈曲30°时正常肘关节模型关节面的最大位移为0.52 mm。1/3冠状突骨折做固定，内侧副韧带不修补，该模型关节面的最大位移为0.52 mm。而冠状突骨折不做固定，修补内侧副韧带的模型关节面的最大位移为0.51 mm，提示肘关节屈曲30°时，单独修补内侧副韧带和单独固定冠状突骨折的2个模型，其肘关节稳定性基本相当(图5)。通过对肘关节不同固定方式的有限元分析，肘关节关节面的最大接触部位集中在尺骨滑车切迹处，这与临床上尸体解剖结果大致相符。1/3冠状突骨折做固定，如果不修补内侧副韧带，该模型关节面的最大应力及位移略小于正常模型的数值。而冠状突骨折不做固定，仅仅修补内侧副韧带，其肘关节模型关节面的最大应力及位移大于或基本等于正常模型的该数值，从而证明内侧副韧带能够取代冠状突骨折的固定，重建肘关节的稳定性。

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引言

肘关节损伤是骨科常见疾病，其中肘关节“恐怖三联征”以其创伤模式复杂，诊治困难，并发症多，临床预后差越来越受重视。自1996年Hotchkiss^[1]首次将肱尺关节后脱位同时伴有尺骨冠状突和桡骨头骨折命名为肘关节“恐怖三联征”以来，有关此类损伤的研究报道日渐增多^[2-3]。

肘关节“恐怖三联征”是一种复杂肘关节骨折脱位，稳定性重建及功能康复是治疗关键，因其疗效不确切成为研究热点^[4]。尺骨冠状突和桡骨小头骨折固定联合外侧韧带复合体的修复是目前临床治疗肘关节“恐怖三联征”主要手术方式^[5-6]，但冠状突骨折大多较小，为Regan-Money Ⅰ或Ⅱ型^[7]，获得稳定的内固定非常困难^[8-9]，影响早期康复。内、外侧副韧带是维持肘关节静态稳定的主要结构^[10]，是肘关节“恐怖三联征”治疗的关键点。

有研究表明，在肘关节其他结构完整的情况下，只需约50%的冠状突结构就可维持肘关节稳定性^[11-12]，但即使小块冠状突骨折固定良好，前柱、外侧柱稳定结构修补完成，也不能保证肘关节稳定，这可能提示内侧副韧带对于肘关节稳定的重要性。

内、外侧副韧带是维持肘关节静态稳定的主要结构，是肘关节“恐怖三联征”治疗的关键点。Morry等^[13]通过生物力学研究指出肘关节静态稳定结构中，骨性因素与韧带因素各占50%，韧带因素应包内侧韧带复合体、外侧韧带复合体。内侧副韧带复合体包括前束、后束和横束。其中，因内侧副韧带前束平均负荷可达260 N，被认为是肘关节中最坚韧的韧带，在对抗外翻应力方面起主导作用，是维持肘关节内侧稳定的主要结构^[14-15]。因此，内侧副韧带是稳定肘关节内侧柱，修复“恐怖三联征”的至关重要的结构。

课题组的10例手术病例也表明，在肘关节外侧柱重建稳定性的基础上，修复内侧副韧带取得良好的临床效果。但是总体来说，对于内侧副韧带重要性的认识处于初步阶段，对于内侧副韧带是否要修补，能否替代冠状突骨块的固定尚无明确的定，需要通过力学试验来验证。

有限元法(finite element method，FEM)作为一种较成熟的生物力学研究手段，在医学领域的基础研究中得到广泛应用^[16-17]。文章正是基于此，采用有限元分析法建立肘关节“恐怖三联征”数字模型，并在进行尺骨冠状突骨折固定、内侧副韧带复合体修补与否条件下，分别施加载荷进行有限元力学稳定性测试，初步探讨修复内侧副韧带结构替代冠状突尖端骨块的固定，亦能重建“恐怖三联征”肘关节的稳定机制。

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 对比观察实验。

1.2 时间及地点 于2018年7至11月在上海市浦东新区公利医院骨科、放射科，上海市同济大学生命与技术学院完成。

1.3 对象 健康志愿者1例，男性，年龄28岁，体质量 60 kg，身高168 cm，无任何慢性病史。

1.4 材料

CT扫描设备：上海市浦东新区公利医院影像科提供的64排螺旋CT机(Siemens，Germany)，由肘关节上15 cm向关节面方向垂直于肘关节纵轴进行CT扫描至肘关节面以远15 cm，扫描层厚为0.625 mm，床进速度为1.3 mm/s，球管电流与电压为500 mA和120.0 kV。得到完整肘关节DICOM数据。

MRI扫描设备：实验选择的MRI扫描设备为上海市浦东新区公利医院影像科提供，在MRI(EXCELART Vantage, Japan)上扫描。扫描条件为扫描3.5 mm，磁场强度1.5 T，得到DICOM数据。

HP工作站：实验提供工作站为同济大学生命科学院专业平台。

电脑相关处理软件：ITK-SNAP(version 2.2.0)、Hyper Mesh 10.0、ANSYS 9.0有限元分析软件(Swanson Analysis System Inc.，Houston，TX，USA)。

1.5 实验方法

1.5.1 三维有限元模型的建立将得到的DICOM格式的CT图像数据导入三维医学图像处理软件ITK-SNAP (Version 3.6.0，宾夕法尼亚大学，美国)，基于像素灰度值，将肱骨、尺骨、桡骨、肱骨软骨、尺骨软骨和桡骨软骨的图像进行分割，并进行三角形表面网格重建，导出stl格式的文件。将MRI数据导入三维医学图像处理软件ITK-SNAP(Version 3.6.0)，基于像素灰度值，将肱骨软骨、尺骨软骨和桡骨软骨的图像进行分割，并进行三角形表面网格重建，导出stl格式的文件。将所有stl格式的文件导入Altair Hyper Works (Version 2017，Altair，美国)中，分别建立肱骨、尺骨、桡骨模型。将基于CT数据的肱骨、尺骨和桡骨模型与基于MRI数据的肱骨软骨、尺骨软骨和桡骨软骨模型进行配准，最终建立所需肱骨软骨、尺骨软骨和桡骨软骨模型。设定皮质骨、韧带及软骨的杨氏模量分别为17 000，48，15 MPa，泊松比分别为0.3，0.3，0.46 μ。采用四面体单元(Solid 185)，分别进行有限元网格划分。以杆单元建立肘关节内侧副韧带和外侧副韧带模型，见表1。

将所有模型导出为cob格式的文件。建立正常肘关节模型。在此基础上，去除1/3冠状突及桡骨头，去除内外侧副韧带即为恐怖三联征模型。为了方便数据分析，作者以肘关节1/3冠状突骨折模型(冠状突缺失1/3)为研究对象，模拟冠状突骨折固定与否(冠状突骨折固定模型即冠状突完整模型)，内侧副韧带修补与否(内侧副韧带修补模型即模拟正常内侧副韧带模型)的不同工况，对每种工况分别施加载荷条件进行肘关节稳定性分析。

1.5.2 加载应力及分析

边界条件：将肱骨、尺骨、桡骨、肱骨软骨、尺骨软骨和桡骨软骨的四面体有限元网格模型文件及肘关节内侧副韧带和外侧副韧带模型文件导入Ansys软件(Version 18.2，Ansys，美国)，赋予边界条件并加载。将肱骨、尺骨、桡骨、肱骨软骨、尺骨软骨和桡骨软骨均假设为连续、均质及各向同性的线弹性材料。将尺骨和桡骨的远端进行三向平移和三向旋转约束，见图1。

加载应力：实验采用的加载应力方式为沿肱骨纵轴轴向加压，力的作用点位于整个肘关节模型的形状中心。加载应力的大小设定为100 N，这近似于提拉质量10 kg物体的受力状态。实验中忽略了肘关节肌肉韧带力，关节软骨等介质的摩擦力及动力冲击等，分析模型关节面各部分的应力分布情况和位移情况。

分析方法：通过给予肱骨纵轴轴向作用力后，分析不同固定方式的肘关节模型的稳定性。

1.6 主要观察指标 应力加载后不同肘关节模型尺骨关节面的接触应力及位移分布变化。

讨论

3.1 实验的问题说明 在肘关节“恐怖三联征”中尺骨冠状突骨折的骨块大多数小于冠状突的50%^[16]，生物力学试验表明，单纯尺骨冠状突骨折不超过原高度的1/4时，对肘关节稳定性无显著影响，只有超过50%，才会出现肘关节的纵向不稳，较大尺骨冠状突骨折若不修复，对肘关节的屈伸及前臂旋转等都有影响^[12]。实验目的是比较尺骨冠状突骨折固定和内侧副韧带修补两种手术方式对于肘关节稳定性的影响，如果骨折块太小，存在固定困难的问题，因此实验中的“恐怖三联征”肘关节模型作者设计为1/3冠状突骨折。肘关节伸直位、前臂轻度旋后为最稳定的位置。所以作者选择肘关节屈曲0°(即伸直位)和30°分别对比分析各种工况条件下肘关节的应力和位移分布，比较肘关节的稳定性。

肘关节的三维有限元模型报道很少。实验中正常肘关节有限元模型的数据是通过1名健康志愿者在肘关节屈曲0°(即伸直位)和30°的真实CT及MRI扫描获得。因为CT及MRI扫描角度不同，将基于CT数据的肱骨、尺骨和桡骨模型与基于MRI数据的肱骨软骨、尺骨软骨和桡骨软骨模型进行配准，以杆单元建立肘关节内侧副韧带和外侧副韧带模型，最终建立包含主要韧带结构及软骨面的接近完整的肘关节模型。有限元模型的网格划分根据手工编辑的轮廓线及构造的曲面片，采用分块手工划分的方式，并且模型主要采用八节点六面体实体单元，根据相关文献对网格进行检查，按以往文献采用自由划分的方式生成四面体单元，在一定程度上确保了模型精度，提高了网格质量，并进行了肘关节三维有限元模型的有效性验证，结果与文献资料大致相符，证明了实验所建的模型是有效的，可以进行仿真实验分析。

3.2 临床意义 肘关节恐怖三联征的治疗最终取决于临床疗效。其中最重要的因素就是肘关节的稳定性^[18-20]。

从外侧切口对于尺骨冠状突骨折、桡骨小头骨折和外侧副韧带进行序贯治疗修复，是目前国内外临床常用的治疗方法^[21^-^22]。修复冠状突的方法报道有很多^[13]，但始终没有令人满意的方案。作者在临床实践中发现：小的尺骨冠状突尖部骨折块的显露、复位固定困难，耗费大量手术时间，术后效果不确切。既往研究也表明，内侧副韧带是维持肘关节静态稳定的主要结构，在肘关节其他结构完整的情况下，只需约50%的冠状突结构就可维持肘关节稳定性^[23^-^24]。作者观察的10例手术病例证明，在肘关节外侧柱重建稳定性的基础上，修复内侧副韧带取得了良好的临床效果。

临床疗效需要基础研究做支持，基于此，作者采用有限元分析法，建立肘关节“恐怖三联征”模型，并在桡骨小头骨折固定和外侧韧带复合体(肘关节外侧柱)修复良好的情况下，将实验组分为尺骨冠状突骨折固定、内侧副韧带复合体修补两种模式，分别施加载荷进行有限元分析比较。

作者有限元模型的建立是结合CT及MRI不同的扫描角度，将基于CT数据的骨模型与基于MRI数据的软骨模型进行配准，同时建立肘关节内侧副韧带和外侧副韧带模型，最终建立接近完整的肘关节模型。并进行了肘关节三维有限元模型的有效性验证。本文中对肘关节模型施加的载荷是100 N，相当于用手提拉10 kg的重物肘关节的受力状态。测试肘关节的稳定性是实验的主要目的。应力和位移的测量是检验不同模型力学稳定性的重要参数。根据作者有限元模型的研究结果，无论是应力还是位移，肘关节关节面的最大接触部位集中在尺骨滑车切迹处，这与临床上尸体解剖结果大致相符。

伸直位时正常肘关节关节面的最大应力为0.78 MPa，最大位移为0.14 mm，将1/3冠状突骨折模型骨折做固定，内侧副韧带不修补，该模型关节面的最大应力为0.84 MPa，最大位移为0.15 mm。而冠状突骨折不做固定，仅修补内侧副韧带的肘关节模型关节面的最大应力也是0.84 MPa，最大位移为0.16 mm。无论是最大应力，还是最大位移，两者数值均大于正常模型的数值，提示与冠状突固定相比较，内侧副韧带对于肘关节的稳定有同样重要的意义。

肘关节屈曲30°时正常肘关节模型关节面的最大应力为2.02 MPa，最大位移为0.52 mm，将1/3冠状突骨折模型骨折做固定，内侧副韧带不修补，该模型关节面的最大应力为2.02 MPa，最大位移为0.52 mm。而冠状突骨折不做固定，修补内侧副韧带的肘关节模型关节面的最大应力为2.07 MPa，最大位移为0.51 mm。提示肘关节屈曲30°时，单独修补内侧副韧带和单独固定冠状突骨折的两个肘关节模型稳定性良好，并且两者肘关节稳定性相当。

以上数据说明在肘关节外侧柱重建稳定性的基础上，修复内侧副韧带和固定小的冠突骨折在恢复肘关节稳定性方面效力相当，从而证明修复肘关节内侧副韧带能够取代冠状突骨折的固定，重建肘关节的稳定性。

3.3 实验的局限性及展望 有限元分析是骨科生物力学研究中较为经济的方法。通过简单的方式来验证复杂的生物力学情况。任何有限元模型都是模拟实际情况的近似值，实验本身受到许多条件的限制^[25-27]。实验中所用的肘关节“恐怖三联征模型”是一个理想模型，未涉及肘关节脱位、桡骨小头骨折同时累及外侧韧带损伤等情况，复位也是完全解剖复位，这与临床上复杂多变的情况不一致，实验尚不能完全真实、可靠地呈现实际情况。实际情况下，肘关节的应力分布比较复杂，往往受到多个方向载荷的影响，实验中只对肘关节沿着肱骨纵轴加压，施加轴向载荷，尚不能完全模拟肘关节的受力情况，还需要在以后的实验中进一步完善。

作者在临床上做了相关的一些工作，在肘关节外侧柱重建稳定性的基础上，修复内侧副韧带取得良好的临床效果。实验有限元模型的分析也取得了相似的结论。相对于计算机仿真实验结果，作者还将继续做尸体标本生物力学实验以及大量的临床工作进一步的验证。为临床上简化治疗流程，提高治疗效果，提供理论依据；同时，也为进一步认识肘关节“恐怖三联征”以及解决其他肘关节疾病提供指导策略和可行方案。

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

两种手术方式重建“恐怖三联征”肘关节稳定性的有限元评价

Finite element evaluation of the stability of the elbow joint in the “terrible triad injury” by two surgical methods

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