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有限元分析对肘膝关节矫正器作用的机制

发布于:2018-03-10 21:43
有限元分析

       20世纪50年代,在面对重度关节挛缩、骨不连、骨缺损及成骨不全等传统骨科技术难以治愈或无法治愈的一些疑难疾病时,前苏联学者发明了一种新的治疗方法,即采用细钢针穿骨、张力下固定的金属环形外固定器及微侵袭技术用于矫形和创伤的治疗,获得了良好的临床治疗效果。此后,对牵伸性组织发生及起源进行了广泛深入的动物实验和临床研究,最终形成了牵伸性组织发生的生物学理论,即张力-应力法则和牵拉组织再生的生物学理论:给生长中的组织缓慢牵伸产生一定张力,可刺激某些组织的再生和活跃生长,其生长方式同胎儿组织一致,均为相同的细胞分裂。而对于技术在外固定支架系统中的作用机制探讨可以通过三维有限元分析模型的建立来分析其生物力学特性,进一步揭示其生物力学作用原理。
       对肘膝关节挛缩患者给予矫正治疗,可有效控制或减轻关节挛缩的发生。木文着重就肘膝关节挛缩矫正器设计及治疗关节挛缩的作用机制进行有限元分析。通过技术根据肘膝关节挛缩畸形状态,设计安装外固定矫正器,按照肘膝关节的活动范围,缓慢牵拉挛缩的软组织,刺激软组织再生,使肘膝关节的挛缩畸形状态重新排列到一个相对正常的位置,使得挛缩的组织得到最大限度松解和延长,不断加大挛缩肘膝关节的活动范围,并利用三维有限元模型来分析其作用机制。
       由于损伤、烧伤、长期固定、感染及缺血性改变等原因,引起肌肉组织的坏死、变性、挛缩,甚至合并严重的血管、神经、韧带及关节囊变性,同时伴有皮肤的严重瘫痕、溃疡、营养不良及皮肤和软组织缺损,进而可形成皮肤性挛缩、结缔组织性挛缩、肌肉性挛缩、神经性关节挛缩和关节周围软组织挛缩,导致明显的关节畸形及功能障碍。当肌肉挛缩形成较重的关节固定畸形以及肢体循环和局部皮肤情况较差时,治疗非常棘手,而依靠单纯的康复治疗及传统的手术治疗创伤较大,多继发粘连与感染等,往往无法取得满意的疗效,甚至可能导致更加严重的并发症,例如,局部皮肤及肢端的坏死、关节软骨的挤压、关节脱位、神经及血管的损伤、骨折,较高的畸形再发生率,同时创伤较大,出血多,关节功能完全丧失。
       因此,需要一种更加有效的,简便的,安全可行的治疗方式,更好地解决临床对该病的治疗难题。
       随着技术的日益完善,应用技术及原理矫治关节挛缩及畸形显示出比传统的治疗方法具有更多的优越性。应用技术原理,选择挛缩关节的安全区域经皮穿针,在挛缩关节部位安装外固定矫正器。通过缓慢、逐渐的机械牵伸,使得挛缩关节的屈伸畸形得到矫正。这种矫正关节挛缩的过程可以由医生甚至可以由患者根据情况随时调整牵伸的速度及矫正器与肢体的相适程度,其风险是可以被有效控制的,实现了整个治疗过程的安全性、可靠性和科学性。而这种机械牵伸不是简单地使得软组织伸长,而是软组织的延长。


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