跖骨间弹性固定矫正拇外翻畸形后应力变化的有限元分析

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目的：通过对第1，2跖骨间固定建立拇外翻手术有限元模型，并进行力学加载分析，进一步验证该技术的安全可靠性。

方法：基于1例女性拇外翻患者的CT图像作为建模数据，利用软件Mimics 19.0、Geomagic Studio、Hypermesh 12.0、ANSYS 19.0进行相关操作建立拇外翻三维模型，对拇外翻模型进行手术位点划分：自第1跖骨远节基底部分别至第2跖骨的远节基底部(A组)、中段(B组)、近节基底部(C组)分为3个手术模型。对3组手术模型进行水平力学加载逐步减小跖骨间角力学测试分析；模拟人体站立时的受力方式，在胫腓骨上段逐步进行垂直力学加载，观察全足及第1，2跖骨的力学及形变。

结果与结论：①在应力方面，在第1，2跖骨间角施加水平方向的作用力在50，100，200，300 N时，跖骨整体作用点时最大应力发生在B组；第1跖骨应力最大发生在A组模型；第2跖骨应力最大发生在C组模型，第2跖骨应力最小发生在B组模型；②在形变方面，第1跖骨形变向外侧移位最大在A组模型，B组次之，C组最小；对于垂直施加作用各组模型差别较小；③结果提示，A组及B组模型具有较好的矫形能力且不易导致第2跖骨应力性骨折；该研究为临床不截骨进行第1，2跖骨间弹性固定矫正拇外翻手术的实施提供了力学数据。

关键词：拇外翻；生物力学；截骨术；有限元分析；跖骨间固定；弹性固定

主要实验方法

1.5.2 手术模拟及力学测试将分组设计好的拇外翻手术模型导入软件 ANSYS 19.0( 美国 SASI 公司 ) 中，约束足跟接触节点，3 组模型分别在第 1，2 跖骨间水平逐步施加 50，100，200，300 N 压力使第 1，2 跖骨间角逐步缩小；在胫骨和腓骨上段逐步施加500，600，700，800 N模拟人体重力载荷，观测各组模型上第 1，2 跖骨及全足在各种垂直压力下的变形和应力分布情况。