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有限元分析交叉螺釘固定跟骨時，應力集中于螺釘與骨折端接觸的位置，分布范圍較小。兩枚橫向螺釘中，下方螺釘最高應力大于上方螺釘；縱向螺釘中，內側螺釘最高應力大于外側螺釘。上、下方橫向釘以及內、外側縱向釘的最大應力分別為61.32、97.35、39.23、29.95MPa，而跟骨的最大應力為115.5MPa。
正常跟骨及跟骨骨折模型的位移主要集中于距下關節(jié)，越向內側位移越大，最大位移發(fā)生在跟骨載距突。完整跟骨的最大位移為48μm，而交叉螺釘和鋼板固定時跟骨的最大位移分別為106、319μm。
人體足部骨骼結構復雜，數量多、體積小、關節(jié)多，且曲面、曲率復雜，韌帶、肌腱繁多，并具有復雜的運動學與動力學特性。同時，限于醫(yī)學影像技術和計算機圖形學的發(fā)展程度，早期人體有限元模型大多是二維有限元模型。這些模型過于簡化，難以準確模擬非規(guī)則幾何形狀并有復雜關節(jié)的真實實體。大容量電子計算機的出現，使建立足部三維有限元模型成為可能。但在早期的三維跟骨模型報道中，松質骨被假設為均一分布，皮質骨厚度也是固定的。從生物力學觀點來看，這樣所建立的模型必然不能反映跟骨的真實力學特性。螺旋CT為建立跟骨有限元模型帶來極大方便。Keyak等提出利用CT數據自動重建骨骼三維有限元模型的方法。Tannous等詳細報道了利用CT掃描數據建立踝足三維有限元模型的方法。隨后建立的足部有限元模型不僅在幾何結構上精確細致，還重建了軟骨、韌帶等組織，甚至考慮骨折及重建等特殊情況。
交叉螺釘內固定是一種適用于非嚴重粉碎跟骨骨折的治療方法，目前大部分學者將其用于治療患有糖尿病、吸煙或開放骨折等高感染風險的患者。Aldelqaid報道采用閉合復位螺釘內固定治療60例跟骨關節(jié)內骨折患者，結果顯示優(yōu)良率為79.3%，故作者認為螺釘固定適用于大多數的跟骨關節(jié)內骨折，尤其適合不能耐受開放復位內固定的患者。Hammond等對17例高感染風險的跟骨骨折患者采用經皮螺釘固定進行治療，骨折復位的優(yōu)良率達到94%，無一例患者發(fā)生切口感染。盡管螺釘固定治療跟骨骨折具有良好的臨床效果，但由于其是否具有足夠的固定強度尚存有爭議，故術后的早期功能鍛煉一直未能有效開展。在Hammond等所報道的病例中，所有患者術后8周需佩戴護具，且不能進行早期鍛煉。因此，利用有限元法分析螺釘固定治療跟骨骨折的力學穩(wěn)定性，對于臨床手術的開展和術后早期康復鍛煉以及促進后足功能恢復均具有重要意義。
從有限元分析的結果看，與完整跟骨模型相比，骨折模型各組織最大應力都顯著增大，其原因在于貫穿跟骨骨折端的4枚螺釘承載了全部載荷，發(fā)揮了類似扁擔的作用，在骨折端形成明顯的應力遮擋效應。從應力云圖看，螺釘固定時不同位置螺釘的最大應力存在差別。在兩枚橫向螺釘中，下方螺釘所承受的最大應力高于上方螺釘；在兩枚縱向螺釘中，內側螺釘的最大應力高于外側螺釘。螺釘應力分布的差別提示，在開展跟骨骨折治療時，應根據不同位置選擇不同規(guī)格的螺釘固定。固定跟骨載距突下方和跟骨內側骨塊時，可適當選用大直徑的螺釘固定，以增大骨與釘的接觸面，對保護骨組織和固定位置都有積極作用。鋼板固定骨折模型的最大應力大于交叉螺釘固定骨折模型，這是因為鋼板與螺釘通過鎖定形成框架式懸臂固定結構，鋼板分擔了更大的載荷。
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