代燕 張超 趙華強(qiáng)

下頜角位于下頜支與下頜體的交界轉(zhuǎn)折處，骨質(zhì)薄弱，是下頜骨骨折的好發(fā)部位之一[1]。目前，下頜角骨折內(nèi)固定技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是在臨床上具體固定方式的選擇還存有一些爭(zhēng)議。

本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用三維有限元的方法選擇臨床上最常見(jiàn)的固定方式，即張力帶固定和雙列小型板固定，比較兩者在下頜角骨折堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定手術(shù)中的穩(wěn)定性和適用范圍，為臨床選擇提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 對(duì)象

1.2 設(shè)備及軟件

硬件：Sensation16層螺旋CT（德國(guó)Siemens公司），掃描層厚0.75 mm。

軟件：Mimics軟件 (比利時(shí) Materialise公司)；MSC.Patran及MSC.Marc有限元軟件；AutoCAD軟件（美國(guó) Autodesk公司）；Photoshop 6.0 軟件

1.3 三維有限元模型的建立

將下頜骨原始CT圖像以Dicom 3.0醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像形式導(dǎo)入三維重建軟件Mimics 10.01中，建立下頜骨的三維模型。根據(jù)需要在模型上設(shè)立骨折縫，并將內(nèi)固定系統(tǒng)三維模型機(jī)械裝配到下頜骨模型上，固定方式為張力帶固定和雙列小型板固定。利用MSC.Patran軟件對(duì)下頜骨及內(nèi)固定系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，張力帶固定三維有限元模型節(jié)點(diǎn)數(shù)為18551，單元數(shù)為79642；雙列小型板固定三維有限元模型節(jié)點(diǎn)數(shù)18669，單元數(shù)為79847。

由于CT圖像中呈現(xiàn)出的灰度不同，把灰度值定義為10等份，根據(jù)骨密度與灰度值的關(guān)系算得骨密度，參照文獻(xiàn)算得彈性模量(MPa)[2]，對(duì)每一種材料定義彈性模量（E）及泊松比(ν)，泊松比均設(shè)定為0.30。生成具有材料屬性的下頜骨骨折堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定三維有限元模型（圖1，2）。模型的材料力學(xué)特性為均質(zhì)、連續(xù)和各向同性，各單元有足夠的穩(wěn)定性。

圖1 具有材料屬性的有限元模型（張力帶固定）Fig.1 The finite-element model with material properties(tension band fixation)

圖2 具有材料屬性的有限元模型(雙列小型板固定)Fig.2 The finite-element model with material properties(twomini-plate fixation)

1.4 下頜角骨折兩種固定方式的有限元研究

利用軟件MSC.Marc對(duì)已建立的下頜角骨折堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定三維有限元模型進(jìn)行分析。

1.4.1 約束條件

顳下頜關(guān)節(jié)是雙側(cè)聯(lián)動(dòng)關(guān)節(jié)，髁突被關(guān)節(jié)囊約束在關(guān)節(jié)窩內(nèi)，通過(guò)髁突的轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)進(jìn)行各種功能性運(yùn)動(dòng)[3]，因此將雙側(cè)下頜骨髁狀突設(shè)定為固定鉸鏈約束，髁突表面節(jié)點(diǎn)在各方向自由度為0。前牙咬時(shí)約束牙位為中切牙，后牙咬時(shí)約束牙位為第一、二磨牙。

1.4.2 工況設(shè)定

1.4.3 加載方式

2 結(jié)果

2.1 模型應(yīng)力分布

圖3 張力帶固定，前牙咬合時(shí)von Mises應(yīng)力分布Fig.3 The von Mises stress distribution on mandibular model under the tension band fixation when bite of INC

圖4 雙列小型板固定，前牙咬合時(shí)von Mises應(yīng)力分布Fig.4 The von Mises stress distribution on mandibular model under the two-miniplate fixation when bite of INC

2.2 骨折斷端相對(duì)位移

2.3 張力帶固定的安全咬力范圍

3 討論

下頜角骨折有5種固定方法，即通用骨折板或重建板固定、DCP加壓固定、拉力螺釘固定、雙列小型板固定和張力帶固定[9]。無(wú)明顯骨質(zhì)缺損的下頜角線性骨折主要應(yīng)用張力帶固定或雙列小型板固定。

自Champy于1975年提出下頜骨骨折理想的固定路線理論以來(lái)，爭(zhēng)議最大的就是下頜角骨折張力帶固定的穩(wěn)定性和臨床效果。Kroon等[10]的研究證明，一側(cè)下頜角骨折張力帶固定后，健側(cè)后牙和前牙區(qū)負(fù)載時(shí)，患側(cè)下頜角上緣呈張力，下緣呈壓力，應(yīng)力分布狀態(tài)類(lèi)似于生理狀態(tài)，固定是穩(wěn)定的；如果負(fù)載點(diǎn)向患側(cè)移動(dòng)，固定結(jié)構(gòu)的張力帶便隨之減弱，當(dāng)負(fù)載點(diǎn)足夠靠近骨折縫時(shí)，壓力性質(zhì)會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)，此時(shí)張力帶固定是不穩(wěn)定的，下頜骨下緣可能會(huì)發(fā)生張裂。張益[11]對(duì)下頜角骨折的臨床研究結(jié)果顯示，單純張力帶固定的穩(wěn)定性不足，有21.43%的患者術(shù)后出現(xiàn)了下頜骨下緣開(kāi)裂。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，張力帶固定時(shí)，加載牙位由健側(cè)后牙向患側(cè)后牙移動(dòng)時(shí)，其下頜骨下緣相對(duì)位移依次為 0.254 mm（RMOL）、0.162 mm（INC）和0.066 mm（LMOL），說(shuō)明隨著負(fù)載點(diǎn)由健側(cè)向患側(cè)移動(dòng)，下頜骨下緣的壓力逐步減小，從而得知下頜骨上緣張力逐步減弱。不論何種咬狀態(tài)，下頜骨下緣骨折斷端之間的相對(duì)位移都超過(guò)了雙列小型板固定，說(shuō)明在正常生理功能狀態(tài)下，雙列小型板固定的穩(wěn)定性更好。

從生物力學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，雖然雙列小型板固定下頜角骨折比張力帶固定更加穩(wěn)定，但是越來(lái)越多的研究表明，使用張力帶固定引起的并發(fā)癥尤其是術(shù)后感染明顯低于使用雙列小型板。而且，張力帶固定臨床操作簡(jiǎn)便，無(wú)需在面部皮膚上作切口，具有創(chuàng)傷小、出血少、避免損傷面神經(jīng)及更好保存正常組織等優(yōu)點(diǎn)。Feller等[12]通過(guò)有限元分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)情況下，在下頜角上緣張力帶僅固定1塊1 mm厚的小型鈦板即可對(duì)抗咀嚼肌的牽拉。Ellis[13]使用單鈦板張力帶固定及雙鈦板固定治療單純下頜角骨折，發(fā)現(xiàn)單鈦板張力帶內(nèi)固定比使用雙鈦板操作簡(jiǎn)單，且前者術(shù)后的感染率明顯低于后者。

綜上所述，為了使患者擁有更好的生活質(zhì)量，在貫徹堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定的原則下，臨床可以選用張力帶固定，術(shù)后必須配合一定的措施，以確保張力帶固定的穩(wěn)定性，如采取前牙咬和健側(cè)后牙咬的方式，適當(dāng)降低咬力，輔以頜間固定，保持口腔衛(wèi)生等。

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