确定胫骨骨折患者何时能承受自身重量的新方法

到目前为止，还没有一种工具可以确定患者胫骨骨折需要多长时间才能痊愈。

“我们的项目令人兴奋的是，所有的机械分析都对患者的临床治疗一无所知，外科医生也从未见过我们的任何数据，”利哈伊大学机械工程和力学助理教授汉娜戴利说。PC松香工程和应用科学学院。“当我们将它们放在一起时，我们能够回答这个问题，‘虚拟机械测试可以预测患者需要多长时间才能痊愈吗？’我们发现它可以。"

Dailey也是利哈伊功能材料和设备研究所(I-FMD)的附属机构，是“基于低剂量计算机断层扫描胫骨骨折扫描的虚拟力学测试”的主要作者。这篇论文发表在7月3日的《骨与关节外科杂志》上。

大多数胫骨或胫骨骨折的人会遵循正常的治疗时间表。随着时间的推移，越来越多的新骨，称为骨痂，沿着骨折线形成。骨痂刚开始是海绵状的物质，随着时间的推移，会变得和骨折前一样坚固或结实。通常，病人定期接受x光检查。只要影像显示这个区域的老茧越来越多，就说明一切正常。

但有些人通常不会痊愈。这种愈合失败被称为骨不连，它可能会完全衰弱。

“肌肉骨骼损伤非常非常痛苦，”戴利说。"当骨头不能正常愈合时，病人可能会痛苦几个星期或几个月。"

她说，理想情况下，外科医生会尽快对骨不连患者进行手术。但是很难区分真正的骨不连(根本没有新骨形成)和骨愈合(愈合非常缓慢)。这种差异至关重要。如果是前者，必须进行第二次操作。如果是后者，患者等待可能更好，避免了再次手术的风险和费用。

因为外科医生通常依靠X射线来确定骨愈合的程度，所以很难确定谁需要额外手术和谁需要额外手术的关键区别。然而，X射线是二维的，通常是模糊的，可以显示不完整的图像。

“我们的方法是，‘我们能以结构化的方式测量治疗效果并评估骨愈合方法吗？’”戴利说我们可以使用X射线更准确地确定，“是的，治愈”或“不，没有治愈”。使用工程工具，答案是肯定的。我们可以。"

本研究对成年胫骨干骨折患者进行标准扩髓髓内钉固定后观察，标准扩髓髓内钉固定是一种将钛棒插入胫骨空腔内，用螺钉在顶部和底部固定的方法。螺钉允许患者在手术后不久通过防止上骨碎片塌陷到下骨碎片上来承受重量。

对患者的随访包括X线片和患者报告的测量结果，所有这些均在术后6、12、18和24周进行。在12周时进行低剂量计算机断层扫描。这些扫描提供了每个病人体内发生情况的详细3 d图像。

Dailey的博士生和研究合著者Peter Schwarzenberg在扫描中使用专业的商业软件建立了一个三维机械结构模型，用于识别骨骼和新骨或骨痂的区域。Schwarzenberg然后通过有限元分析软件运行该模型——土木工程师使用相同的程序来模拟当载荷(如汽车或行人)施加到桥梁上时桥梁变形的程度。Schwartzenberg和Daley想对骨头做同样的事情——施加一个力，看看骨头弯曲了多少。弯曲越少，愈合越好。

Schwarzenberg使用有限元软件将每个骨骼模型分成称为四面体的微小区域，这些区域之间有数学关系。然后，他和戴利模拟固定骨头的底部，使其无法移动，并以一次旋转扭曲的形式将负载放在骨头的顶部。这种技术被称为虚拟扭转测试。

“所以我们知道骨头边缘的四面体发生了什么，”Schwartzenberg说。“然而，有限元分析可以让你计算出那些四面体邻居发生了什么，然后那些四面体邻居又发生了什么。它会一直计算，直到你评估骨头里的每一块。”

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