介紹 鉸鏈在高脛骨截骨術(HTO)的固定和愈合中起主要作用。鉸鏈的弱化是故障的危險因素。我們研究的目的是確定鋸片切削刃的幾何形狀是否會影響鉸鏈上的裂紋萌生或擴展。
假設
存在一定的切削刃幾何形狀,可以降低這種風險。
材料和方法
建立了具有橫觀各向同性彈性骨特性的有限元模型。進行了1.27毫米厚的鋸切(前后方向全厚度),留下了1 厘米的橫向皮質鉸鏈。比較了三種不同的切削刃幾何形狀:矩形,U形,V形。在 固定近端部分的情況下,向遠側施加的載荷將截骨術打開1秒鐘,持續1 s。在第一個模擬中,鉸鏈處沒有開裂,而在第二個模擬中, 加入15°向上傾斜的mm的裂紋。這兩個模擬用于確定鉸鏈處是否存在局部應力上升。該信息用于計算鉸鏈的能量釋放速率,該能量釋放速率對應于在鉸鏈上引發和擴展裂紋所需的能量。
結果
在第一個模擬中(無裂紋萌生),矩形鋸片幾何形狀導致最低的局部應力集中。在第二個模擬中(帶有裂紋萌生),U形幾何形狀導致最低的局部應力集中。U形幾何結構的能量釋放率最低,這意味著它在側面皮質鉸鏈上引發和傳播裂紋的可能性最小。
討論/結論 考慮到與計算機建模有關的固有局限性,我們的發現表明,由于U形切削刃的能量釋放率最低,因此它最不可能引發或擴展裂紋。這證實了我們的假設。