单侧冠状缝早闭症整复手术的三维有限元生物力学分析

作者：陈丽丹; 杨斌^*; 倪健; 李秉航; 黄庆华; 乔祥

来源：中华整形外科杂志, 2019, (02): 117-123.

• 冠状缝
• 颅缝早闭
• 截骨术
• 骨生成,牵张
• 有限元法
• 生物力学分析

目的 建立单侧冠状缝早闭症的头颅、额眶前移截骨术以及额眶牵引的有限元模型,分析颅面、颅底及额眶前移术的力学特征,以期指导后期牵引器的应用。方法 选取1例2015年10月在中国医学科学院整形外科医院就诊的6岁单侧冠状缝早闭症男性患儿,通过头颅CT扫描获得DICOM数据,将数据输入Mimics 17.0中进行轮廓提取,重建完整的三维头颅骨组织,通过Mimics、Geomagic Studio 12.0、Hypermesh 12.0等软件处理后建立三维有限元模型,分别对单侧和双侧额眶截骨牵引模型的额部截骨线近中点A和颞部截骨线近中点B施加3组不同的载荷：(1)A点50 N,B点50 N；(2)A点80 N,B点50 N；(3)A点100 N,B点50 N。在牵引力施加点进行力学分析。结果 成功建立了患儿头颅、单侧及双侧额眶前移有限元模型。应力分析结果表明,术前患儿的前颅窝及中颅窝的应力分布比较集中。单侧额眶前移模拟截骨后,可见前颅窝尤其靠近患侧应力降低,双侧额眶截骨前移后前颅窝的应力降低。A点和B点施加载荷后,眶上切迹、眶上缘中点、额颞点与额颧缝点在三维平面方向的最佳偏差结果：X值偏差率分别为－29.4%、－20.5%、－8.6%、－9.3%,Y值偏差率分别为20.9%、31.5%、73.0%、539.4%,Z值偏差率分别为4.4%、1.9%、0.1%,11.8%,说明牵引力的施加可以使得骨瓣向内侧、下方、前方移动,初步得出最佳的牵引力为A点80 N,B点50 N。结论 通过额眶前移截骨模拟有限元分析可以更加精细地进行术前手术模拟,明确额眶前移对颅面和颅底形态及发育的影响,也为后期牵引器的设计和植入提供指导。

• 单位
  中国医学科学院北京协和医学院