[摘要]目的：研究小型鈦板和拉力螺釘兩種不同內(nèi)固定方式治療下頜骨髁突囊內(nèi)骨折時(shí)局部的應(yīng)力分布情況，從理論上探討髁突囊內(nèi)骨折最理想的內(nèi)固定方式。方法：通過(guò)建立下頜骨囊內(nèi)骨折三維有限元模型，并在此模型基礎(chǔ)上模擬下頜骨囊內(nèi)骨折，在同樣的約束及載荷條件下分析小型鈦板固定及拉力螺釘固定方式下各自的應(yīng)力分布情況及骨折斷端間相對(duì)位移情況。結(jié)果：小型鈦板和拉力螺釘固定方式均可起到穩(wěn)定骨折斷端的作用，但小型鈦板固定方式下其自身及固定螺釘均有著明顯的應(yīng)力集中，應(yīng)力主要集中于骨折斷端附近。結(jié)論：拉力螺釘內(nèi)固定方式較小型鈦板固定方式更有利于形成可靠的內(nèi)固定環(huán)境，小型鈦板內(nèi)固定時(shí)在骨折愈合早期更應(yīng)注意下頜制動(dòng)并避免大的咀嚼力量。

[關(guān)鍵詞]髁突囊內(nèi)骨折；內(nèi)固定；三維有限元；應(yīng)力分布

[中圖分類號(hào)]R782 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1008-6455（2013）11-1169-03

下頜骨髁突骨折的治療是目前頜面部骨折治療的一個(gè)難點(diǎn)，關(guān)于這類疾病的理想治療方案在國(guó)內(nèi)外學(xué)者中一直存在眾多爭(zhēng)議[1-2]，而髁突囊內(nèi)骨折治療方式更是如此。爭(zhēng)議的內(nèi)容涉及多個(gè)方面，一些學(xué)者認(rèn)為，髁突骨折塊小、不易手術(shù)復(fù)位固定且有面神經(jīng)損傷風(fēng)險(xiǎn)，建議保守治療。而主張手術(shù)治療者認(rèn)為準(zhǔn)確的復(fù)位及可靠的固定有利于恢復(fù)下頜升支高度并有助于降低顳下頜關(guān)節(jié)紊亂?。═emporomandibular disorders， TMD）發(fā)生率。隨著CBCT等影像學(xué)技術(shù)的提高及外科技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的學(xué)者采用手術(shù)治療髁突囊內(nèi)骨折，內(nèi)固定的方式多采用小型鈦板或拉力螺釘。由于力學(xué)性能的穩(wěn)定性關(guān)乎內(nèi)固定治療的可靠性，因此筆者建立了下頜骨髁突囊內(nèi)骨折的三維有限元模型，模擬了不同的內(nèi)固定方式，研究分析了在功能性載荷作用下骨折斷面和內(nèi)固定材料的應(yīng)力分布規(guī)律，并分析了骨折斷端間的相對(duì)位移，以期為臨床治療提供理論參考。

1 材料和方法

1.1下頜骨三維有限元模型的建立及右側(cè)髁突囊內(nèi)骨折的模擬：選用牙列完整、咬合關(guān)系正常、無(wú)任何TMD癥狀和體征的成年健康男性志愿者1例作為建模素材。通過(guò)CT掃描獲取下頜骨影像學(xué)二維數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)Mimics軟件（Materialise公司，比利時(shí)）轉(zhuǎn)換并形成三維立體模型后導(dǎo)入Geomagic Studio軟件（Geomagic公司，美國(guó)）中進(jìn)行進(jìn)一步精細(xì)建模，再將所得模型導(dǎo)入Ansys軟件（Ansys公司，美國(guó)）中進(jìn)行髁突囊內(nèi)骨折的模擬及三維有限元分析。鈦板模型在Geomagic Studio軟件建立后導(dǎo)入Ansys軟件使用。鈦釘及拉力螺釘模型在SolidWorks2012軟件（Dassault Systèmes公司，美國(guó)）中建立后再導(dǎo)入Ansys軟件中使用。參考國(guó)內(nèi)學(xué)者髁突囊內(nèi)骨折的分型[2]，筆者模擬的骨折類型為A型，即骨折線經(jīng)過(guò)髁突頭的外1/3，下頜支高度降低。所模擬的鈦板為下頜骨骨折內(nèi)固定常用的標(biāo)準(zhǔn)“L”形小型鈦板，4顆內(nèi)固定螺釘大小為2.0mm×6mm，拉力螺釘大小為2.0mm×14mm。

1.2 三維有限元分析的載荷條件及分析工況：對(duì)髁突頂部予以約束即以鉸鏈模式模擬顳下頜關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，在雙側(cè)下頜第一磨牙牙合面予以約束以模擬雙側(cè)咀嚼較硬食物的功能狀態(tài)。分別在雙側(cè)咬肌、翼內(nèi)肌及顳肌附著區(qū)加載功能狀態(tài)下的力量以模擬咀嚼狀態(tài)。模型材料屬性、載荷力量大小及方向等參考前期研究文獻(xiàn)[3-5]。筆者分析在相同約束、相同載荷及相同骨折情況下小型鈦板固定與拉力螺釘兩種內(nèi)固定方式（即兩種工況）下局部應(yīng)力分布及位移大小。

1.3 觀察部位及指標(biāo)：觀察在前述載荷作用下內(nèi)固定區(qū)骨質(zhì)、內(nèi)固定鈦板鈦釘以及拉力螺釘?shù)腣on Mises應(yīng)力值大小及其分布情況，以分析內(nèi)固定材料使用的合理性，Von Mises應(yīng)力值較小者更為合理；在骨折斷面外周選擇間距相等的8個(gè)節(jié)點(diǎn)，采集其位移值，觀察骨折斷面的位移情況以分析內(nèi)固定的穩(wěn)定性，位移越小者越穩(wěn)定。

2 結(jié)果

小型鈦板鈦釘固定情況下下頜骨Von Mises應(yīng)力分布情況如圖1，拉力螺釘固定情況下的下頜骨Von Mises應(yīng)力分布情況如圖2，小型鈦板及鈦釘Von Mises應(yīng)力分布情況如圖3，拉力螺釘Von Mises應(yīng)力分布情況如圖4，兩種工況下骨折斷面的位移情況如圖5。

結(jié)果顯示，小型鈦板內(nèi)固定時(shí)下頜骨最大應(yīng)力值為84.384Mpa，而拉力螺釘固定時(shí)最大下頜骨最大應(yīng)力值為59.828Mpa，前者約為后者的1.4倍，兩種工況下的下頜骨的最大應(yīng)力值均分布在螺釘周圍。小型鈦板自身最大應(yīng)力值為1790Mpa，而拉力螺釘自身的最大應(yīng)力值為111.661Mpa，前者約為后者的16倍，兩種工況下最大應(yīng)力值均分布在骨折線附近；小型鈦釘最大應(yīng)力值為1167Mpa，約為拉力螺釘?shù)?0.5倍，負(fù)載最大應(yīng)力的螺釘為靠近骨折線的螺釘。兩種工況下骨折斷面的位移情況較為接近，拉力螺釘固定者波動(dòng)更小。

3 討論

關(guān)于髁突囊內(nèi)骨折的治療方法，長(zhǎng)期以來(lái)一直存在爭(zhēng)論。在以往髁突骨折多傾向于保守治療，髁突囊內(nèi)骨折更是如此。主要原因在于手術(shù)顯露范圍有限，小的骨塊固定困難，而且還存在面神經(jīng)損傷導(dǎo)致面部畸形的風(fēng)險(xiǎn)。然而，保守治療存在咬合恢復(fù)有限及引起顳下頜關(guān)節(jié)紊亂病等風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至引起關(guān)節(jié)強(qiáng)直，需要二次手術(shù)治療[6]。因此，國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者逐漸轉(zhuǎn)變觀念，越來(lái)越多的學(xué)者傾向于手術(shù)治療髁突囊內(nèi)骨折。目前有關(guān)手術(shù)治療髁突囊內(nèi)骨折的系統(tǒng)性研究資料有限，有報(bào)道統(tǒng)計(jì)利用小型鈦板行髁突頸部骨折固定時(shí)鈦板斷裂的發(fā)生率達(dá)20%～25%[7-8]，并考慮這種并發(fā)癥是的發(fā)生與內(nèi)固定方法不合理而引起的局部應(yīng)力集中有關(guān)[9]。因此，我們不得不關(guān)注囊內(nèi)骨折內(nèi)固定后局部應(yīng)力分布情況，以防類似并發(fā)癥的發(fā)生。

目前手術(shù)治療髁突骨折的方法包括小型鈦板內(nèi)固定、拉力螺釘固定及鋼絲栓扎等方法，需術(shù)者在術(shù)中根據(jù)骨折的具體情況而定，而髁突頭段過(guò)于粉碎而無(wú)法固定的患者往往需要手術(shù)摘除髁突。臨床治療認(rèn)為小型鈦板固定和拉力螺釘固定方式最為穩(wěn)定可靠。本實(shí)驗(yàn)建立了單側(cè)（右側(cè)）髁突囊內(nèi)骨折模型，并模擬了目前學(xué)者常采用的單塊“L”型小型鈦板固定和單顆拉力螺釘固定兩種治療方式，給予功能載荷后分析局部應(yīng)力分布情況及骨斷端位移情況。根據(jù)國(guó)內(nèi)學(xué)者的分型和研究，認(rèn)為A型髁突囊內(nèi)骨折骨折塊較大，復(fù)位及固定較為容易，臨床治療多選擇手術(shù)治療方式，因此，本研究選擇這一型髁突囊內(nèi)骨折作為研究對(duì)象。

在材料力學(xué)有限元分析中常選用的一個(gè)指標(biāo)是Von Mises應(yīng)力，又稱等效應(yīng)力，對(duì)于韌性材料（如金屬）來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要參數(shù)，用于界定屈服點(diǎn)，一旦達(dá)到屈服點(diǎn)，材料將不具有彈性，產(chǎn)生永久變形。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小型鈦板固定方式下，固定螺釘周圍骨組織應(yīng)力略高于拉力螺釘固定方式，約為后者1.4倍，內(nèi)固定螺釘周圍骨組織過(guò)高的應(yīng)力可能導(dǎo)致骨質(zhì)吸收，最終導(dǎo)致螺釘松動(dòng)脫落；本研究還發(fā)現(xiàn)功能載荷下小型鈦板自身的應(yīng)力值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于拉力螺釘，約為拉力螺釘?shù)?6倍，這種過(guò)于集中的應(yīng)力可能導(dǎo)致術(shù)后內(nèi)固定板斷裂；另外，小型內(nèi)固定螺釘?shù)膽?yīng)力值為拉力螺釘?shù)?0.5倍，內(nèi)固定螺釘過(guò)于集中的應(yīng)力亦可能導(dǎo)致術(shù)后螺釘松動(dòng)脫落。關(guān)于兩種內(nèi)固定方式應(yīng)力分布差異研究的文獻(xiàn)較少。本實(shí)驗(yàn)觀察到了兩種內(nèi)固定方式下的最大應(yīng)力差別達(dá)10倍以上，這在臨床應(yīng)用中往往是難以接受的。筆者分析其可能原因如下：①由于拉力螺釘固定是橫穿骨斷端中央部位而小型鈦板則是在骨斷端外側(cè)，從結(jié)構(gòu)力學(xué)角度來(lái)看顯然前者更為穩(wěn)定。有學(xué)者對(duì)比分析了下頜角骨折應(yīng)用小型鈦板固定和拉力螺釘固定方式的差異。研究發(fā)現(xiàn)，拉力螺釘固定方式術(shù)后骨斷端間間隙更小[10]，這也間接證實(shí)兩種固定方式間的差異。②受局部解剖因素影響，髁突囊內(nèi)骨折無(wú)法像下頜骨其它部位一樣做到兩塊鈦板固定，因而其應(yīng)力也得不到更好的分散。由于本實(shí)驗(yàn)?zāi)M的載荷力量為正常咀嚼力量，筆者推測(cè)，如果臨床實(shí)際中囑咐患者術(shù)后進(jìn)食流質(zhì)飲食，避免大的咀嚼力量產(chǎn)生，則有助于降低髁突小型內(nèi)固定鈦板的最大應(yīng)力值，從而有助于降低小型鈦板折斷及固定螺釘松動(dòng)等并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

骨折術(shù)后骨斷端間的相對(duì)位移對(duì)骨折愈合有一定影響，通常認(rèn)為位移超過(guò)150μm將不利于骨折愈合[11]。本實(shí)驗(yàn)中我們?cè)诠钦蹟嗝孢x擇8個(gè)節(jié)點(diǎn)，其間距相等，均勻分布在骨折斷面最外周，試圖從整體上反應(yīng)骨折斷的相對(duì)位移情況。研究發(fā)現(xiàn)，兩種固定情況下骨折斷端間的相對(duì)位移均較小，遠(yuǎn)小于150μm。因此，可以認(rèn)為，在固定的初期，兩種固定方式均可以達(dá)到穩(wěn)定骨折斷端的效果。

綜上所述，在功能載荷狀態(tài)下，雖然小型鈦板及拉力螺釘固定方式下骨折斷端間相對(duì)位移很小，但小型鈦板固定方式下鈦板自身有明顯的應(yīng)力集中。這提示我們，雖然兩種內(nèi)固定方式均可以起到穩(wěn)定骨折斷端的效果，但小型鈦板固定方式下應(yīng)力過(guò)于集中可能引起鈦板斷裂及內(nèi)固定螺釘松動(dòng)，最終導(dǎo)致治療失敗。因此，在本研究條件下，筆者認(rèn)為拉力螺釘固定方式較小型鈦板固定方式更為可靠，若采用小型鈦板固定，則在骨折愈合的早期更應(yīng)注意下頜制動(dòng)，并盡可能采用流質(zhì)飲食等措施，避免產(chǎn)生過(guò)大的咀嚼力量。

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[收稿日期]2013-04-23 [修回日期]2013-05- 13

編輯/何志斌