遠端股骨骨折單側雙側鎖固式骨板評估:有限元素法

Abstract

單側遠端股骨骨板固定失效的發生率約為7%，在開放式骨折裡更佔了12%之多，此部位的主要?能為支撐身體重量並輔助下肢運動，因此對於遠端股骨骨板之生物力學現象，仍然值得探討。股骨為人體最大的骨頭，其又名大腿骨，目前治療遠端股骨骨折的方式有很多種，其中以骨板較適合治療遠端股骨骨折，在臨床上已經證實出使用鎖定式骨板有良好的治療效果，但對較嚴重之粉碎性骨折之患者，即使以鎖固式骨板進行固定，但仍有骨折產生未癒合與固定失效之情形。探究其失效的原因，可能為讓骨折處過早受力，理論上，若提供內外兩側或前外兩側之骨板固定，應可以增加骨折前期整體骨折處之穩定度，提升骨折的治療率。本研究選擇的雙側骨板固定包括了前外側骨板固定跟內外側骨板固定兩種，前外側骨板固定在手術上比內外側骨板固定來的容易進行，但是內外側骨板固定則是在力學上較有優勢。而過去文獻中並沒有探討單側和雙側鎖固式骨板固定的生物力學評估，之此，本研究使用有限元素法，評估三種不同固定方式在不同時期的骨痂和不同骨折類型中對於遠端股骨骨板固定之生物力學表現。 本篇研究使用的模型，外側骨板為Zimmer出產的Distal Lateral Femoral Locking Plate，在骨幹處用5根bicortical locking screw固定，在股骨遠端使用5根metaphyseal screw和1根斜向螺釘固定，前側骨板和內側骨板則是使用Stryker出產的Reconstruction plate，使用6根bicortical locking screw固定，骨頭模擬第四代的人造骨。 本篇研究是利用結構剛度來驗證本研究模型可靠度，驗證的研究是近年來使用相同骨板並且同樣為探討遠端股骨骨折之研究，其研究是使用拉身試驗機進行實驗，實驗骨頭為第四代人造骨，在人造骨上切出骨折型態，鎖上本研究之骨板，之後將其固定在拉身試驗機上，股骨近端和股骨遠端使用樹酯包埋，在拉身試驗機，近端和遠端都有ball bearing joint，其作用為避免實驗過程中骨頭產生扭矩和彎矩，並沿著mechanical axis施加軸向力，模擬人體受力的情況。 本篇研究分析三種不同固定方式，分別為單外側、前外側和內外側，骨痂的時期分別為0週、4週和8週，骨折類型則有AO33-A3和AO33-C1兩種類型。 結果的部分會探討骨折處變形型態、骨板應力、結構剛度。 本研究之驗證模型結果，比對的研究是近年來探討遠端股骨骨折並且使用相同骨板的研究。比對研究的結果，其結構剛度為 127 1N/mm 標準差為5 7N/mm。本研究模擬之模型，其結構剛度為 141 54N/mm ，在結構剛度兩者差異為10%左右，藉此驗證本研究模型之可靠度。 本研究結果顯示，評估三種不同時期的骨痂，在0週骨痂和4週骨痂時，骨折處的變形型態、骨板應力和結構強度，並沒有明顯的差異，由此表示在4週的骨痂所提供的強度跟0週的骨痂是差不多的，0週骨痂和4週骨痂其強度並不能提供骨折處穩定的固定，但是在8週時期的骨痂，其骨痂強度明顯不同於0週骨痂跟4週骨痂，8週骨痂可以比0週和4提供骨折處更好的穩定。雙側骨板固定可以在骨折前期提供比較好的穩定，在AO33-A3骨折時前外側骨板固定跟內外側骨板固定結果顯示是沒有太大差異，但是在AO33-C1骨折時內外側骨板固定優於前外側骨板固定。由研究結果發現，雙側骨板固定，前側和內側骨板的應力值會比外側骨板來的高，探究其原因有兩種因素，其一，可能是因為股骨內外側負載的分佈，本研究探討股骨內外側力的分佈，在使用單外側骨板固定時，股骨內外側力的分佈為1比5，雙側骨板固定時，股骨內外側力的分佈為1比1，骨折處結構越穩定股骨內側的負載就會增加，進而影響前側和內側骨板應力值，其二，可能是因為本研究使用兩種徑度差異太大的骨板，所以造成內側和前側骨板應力升高。因此，本研究建議，在使用雙側骨板固定時，要選擇徑度相近的骨板，可以讓應力平均分佈，避免骨板發生破壞。

Date of Award	2014 Aug 27
Original language	Chinese
Supervisor	Chih-Han Chang (Supervisor)