文献类型：科技成果

中文题名：借助尺桡骨三维有限元模型进行桡骨远端骨折发生机制的生物力学研究

登记号：9622022J0122

完成人：杨学锋[1];刘婧[1];徐克武[1];高虹[1];梁恬[1];于海洋[1];贾永龙[1];贾柯[1];

第一作者：杨学锋

完成机构：[1]甘肃中医药大学附属医院;

第一机构：甘肃中医药大学第二附属医院

年份：2024

语种：中文

中文关键词：桡骨远端骨折;生物力学;临床治疗

摘要：（1）课题来源与背景：甘肃省自然科学基金项目，项目编号：18JR3RA076，立项文件号：[甘科计〔2018〕11号]，资助经费：5万元。（2）研究目的与意义：建立新型完整附带肌肉、韧带、软骨、腕关节的新型完整的尺桡骨三维有限元模型，通过改变部分结构、参数和载荷，可模拟不同年龄、不同性别桡骨远端骨折处的位移、应变和应力，获得全域性的信息。在模型上模拟各状态下：手腕背伸、掌屈、尺偏、桡偏時及力的加载;模拟不同年龄段桡骨远端骨折处的位移、应变和应力;利用位移、应变和应力的云图变化，进行个性化的生物力学分析。应用有限元法定量分析比较、探讨儿童与成人、男人与女人及不同年龄桡骨远端骨折的机理，为临床治疗及护理康复提供理论指导。桡骨远端骨折如果在采用特异性的治疗手段（包括内固定方法）之前，能够配合个性化的生物力学分析，则会使课题组的治疗手段和方法更加精确和合理有效。基于个性化的生物力学分析，总结出更加合理的特异性的治疗手段。该研究结果为临床提供理论指导，为桡骨远端骨折的手法复位、固定方法、医疗器械的改良及护理康复等研究提供了极其重要的力学参数和理论基础。（3）主要论点与论据：在模型上模拟不同年龄段桡骨远端骨折处的位移、应变和应力;确定儿童与成人、男人与女人及成人不同年龄段单元材料属性的赋予，骨密度和弹性模量的确定;模拟各状态下：手腕背伸、掌屈、尺偏、桡偏時及力的加载;力的加载不只是静态加载，动态力的加载;压缩、拉伸、内旋、外旋四种工况下应力分布与位移。尺桡骨腕关节面上表面受到的垂直向上的分力为100N，拉伸的分力为100N。模拟前臂内旋时，桡骨受内旋力时的受力。施加扭转载荷力矩大小为：1NM。垂直力矩施加于桡骨远端内侧和外侧，模拟桡骨远端受扭转力时的工况。模拟前臂外旋时，桡骨受外旋力时的受力。施加扭转载荷力矩大小为：1NM。垂直力矩施加于桡骨远端内侧和外侧，方向与内旋时相反，模拟桡骨远端受扭转力时的工况。压缩、拉伸、扭转时应力集中的部位，应力的传导;利用位移、应变和应力的云图变化，进行个性化的生物力学分析;有限元法定量分析比较、探讨儿童与成人、男人与女人及不同年龄桡骨远端骨折的机理;基于个性化的生物力学分析，总结出更加合理的特异性的治疗手段。（4）创见与创新：建立了模拟儿童与成人、男人与女人及不同年龄段成人间桡骨远端骨折的新型三维有限元模型;在模型上模拟不同年龄段桡骨远端骨折处的位移、应变和应力;力的加载不只是静态加载，动态力的加载;有限元法定量分析比较、探讨儿童与成人、男人与女人及不同年龄桡骨远端骨折的机理;利用位移、应变和应力的云图变化，进行个性化的生物力学分析，总结出更加合理的特异性的治疗手段。（5）社会经济效益，存在的问题：该研究结果指导临床，为临床提供理论指导，为桡骨远端骨折的手法复位、固定方法、医疗器械的改良及护理康复等研究提供了极其重要的力学参数和理论基础，直接及间接提高经济效益5-10%。存在的问题：首先是预算资金不够，资金的预算一定要科学，把困难想多一些，譬如：举办学术交流会;发表文章，预算资金不够，现在发表一篇普通期刊文章版面费就要超过3000元，发表一篇SCI版面费更高;课题实施时间安排一定要紧凑，不要拖拉，有特殊情况的干扰，难以预料的情况。譬如：新冠病毒肺炎的影响;由于跨专业合作，建模，建立新型完整的尺桡骨三维有限元模型花费时间较长。（6）成果简介：最后得出：尺桡骨腕关节面上表面受到的垂直方向的分力为100N，儿童桡骨远端在同等力（跟成人比）情况下不会完全断裂，呈青枝样改变，背侧或掌侧皮质一侧皮质先断裂，背侧加力时则掌侧皮质先断裂，掌侧加力时则背侧皮质先断裂，如果继续加力，则会完全断裂，而成人不管在背侧或掌侧加同等力则会掌侧和背侧同时断裂;水平方向挤压的分力为100N，儿童桡骨远端在同等力（跟成人比）情况下不会完全断裂，呈青枝样改变，向背侧成角，一般背侧皮质先断裂，如果继续加力，则会完全断裂，而成人则会掌侧和背侧同时断裂，向背侧成角;18-50岁的男女在加载同等载荷的力时，尺桡骨腕关节面的变化不大;在加载同等载荷的力时，50岁-70岁的女性比男性腕关节面的变化更大;在加载同等载荷的力时，70岁以上的男女尺桡骨腕关节面的变化不大。基于个性化的生物力学分析，总结出更加合理的特异性的治疗手段。最后得出：儿童桡骨远端骨折一般为青枝骨折，多见向掌侧成角，桡偏、尺偏都少见，所以治疗一般手法掌屈复位夹板或石膏托外固定;如果向背侧成角，则手法背伸复位夹板或石膏托外固定;桡骨远端骨折向掌侧、桡侧移位时，则治疗一般手法掌屈、尺偏复位夹板或石膏托外固定;桡骨远端骨折向背侧、桡侧移位时，则治疗一般手法背伸、尺偏复位夹板或石膏托外固定;桡骨远端骨折向掌侧、尺侧移位时，则治疗一般手法掌屈、桡偏复位夹板或石膏托外固定;桡骨远端骨折向背侧、尺侧移位时，则治疗一般手法背伸、桡偏复位夹板或石膏托外固定。