不同截骨角度下胫骨内侧开放楔形高位截骨未植骨和植骨的有限元分析研究

程邦君 黄燕峰 罗轶

随着国内老龄化的不断进展，膝骨关节炎的发病率正逐年攀升。微创胫骨高位截骨术 （ high tibial osteotomy，HTO ） 以其创伤小、费用低、术者学习曲线短及术后并发症较少等优点，成为当前“保膝”的首选手术方式，尤其适用于内翻畸形伴内侧间室性膝骨关节炎的“年轻”患者 （ ＜ 65 岁 ）。而对于胫骨内侧开放楔形高位截骨在不同截骨角度下楔形截骨处是否植骨及截骨角度超过多少需植骨，目前仍有争论[1-4]。本研究通过计算机三维有限元技术来分析研究胫骨内侧不同截骨角度下楔形截骨处未植骨和植骨的生物力学特性。

资料与方法

一、材料及软件

选择 10 例截骨角度分别在 8°、10°、12°、14°和 16° 的内侧间室性膝骨关节炎、半月板及韧带无损伤的病例，分别行胫骨内侧开放楔形高位截骨术，其中 5 例楔形截骨处未植骨，另外 5 例楔形截骨处行植骨 （ 取自体髂骨植骨 ）。提取术后 CT 超薄层平扫资料；选择 1 例健康成人膝关节 CT 影像数据 （ 层厚 0.625 mm ），均保存为 Dicom 格式数据；选用 Mimics 19.0、Geomagic 2013、Hypermesh 14.0、Solidworks 2014 等软件进行数据分析。

二、胫骨近端和内固定系统三维模型的建立

将 Dicom 格式数据导入 Mimics 19.0 软件，通过灰度值调整、多层编辑、区域增长等命令使二维CT 图像数据转化为三维立体图像，将三维模型以STL 文件格式导出。然后将三维模型导入 Geomagic 2013，对其进行参数化曲面，构建出 Nurbs 曲面，最后整体导出 IGES 格式，在 Solidworks 中根据接骨板实际几何尺寸进行接骨板和螺钉的建模，建立好的模型以 IGES 格式导出。将胫骨近端和内固定系统 IGES 文件导入 3-matic 11.0 中进行……