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鎖骨骨折是臨床上常見的一種骨折，發生率占全身骨折的5％～10％，其中70％～80％發生在鎖骨中段。隨著骨科內固定技術的發展，手術治療鎖骨中段骨折已逐漸被臨床醫師接受。本研究通過有限元分析方法對比分析Herbert螺釘和重建鋼板內固定治療鎖骨中段骨折的效果，探討2種內固定治療鎖骨中段骨折的生物力學機制，為臨床上使用Herbert螺釘內固定治療鎖骨中段骨折提供可靠的生物力學依據。
選擇1名28歲健康成年男性志愿者進行研究，經受試者知情同意和醫院倫理道德委員會批準后，對志愿者的肩關節進行CT掃描（層厚0.6mm），獲得右側鎖骨CT資料。用Mimics軟件對CT數據進行處理，建立正常鎖骨幾何三維模型，經過面網格劃分、表面優化處理及體網格劃分后，建立鎖骨三維有限元模型。
根據鎖骨骨折OTA分型中的A型骨折情況，鎖骨中段處作一條0.5mm斜形裂隙，模擬鎖骨中段骨折，重新進行網格劃分，模擬骨折線，建立鎖骨中段骨折三維有限元模型通過CAD（ComputerAidedDesign）軟件Pro-E根據重建鋼板和Herbert螺釘的幾何尺寸建立相應的三維模型，將建立的三維模型以STL（StandardTemplateLibrary）格式導入Mimics軟件。Herbert螺釘及重建鋼板三維模型導入Ansys軟件中進行體網格劃分，并參照相關文獻分別對鎖骨及內置物進行材料賦值，將材料賦值后的鎖骨模型導回Ansys軟件，通過采用耦合鎖骨與Herbert螺釘及重建鋼板接觸面附近相應的節點自由度，并通過創建自由度約束耦合方程的方法來建立鎖骨與Her-bert螺釘及重建鋼板之間的接觸關系。至此，鎖骨中段骨折Herbert螺釘內固定及鎖骨中段骨折重建鋼板內固定術后的有限元模型建立完成。
邊界條件的設定及加載方式：設定鎖骨的內側端即鎖骨胸鎖關節面所有節點的自由度為零，對鎖骨胸骨端進行約束，分別加載軸向載荷和垂直載荷，用以模擬鎖骨和內置物在體內受力情況。參照Favre的研究方法，軸向載荷方向由鎖骨遠端向近端，均勻分布于鎖骨肩鎖關節面的節點上，垂直載荷方向作用于鎖骨遠端，分布于鎖骨遠端1.5cm表面的節點上，加載條件均為靜態載荷，載荷大小均為250N。
分別評價正常鎖骨模型，Herbert螺釘和重建鋼板固定模型在不同載荷下鎖骨遠端15mm最大位移，鎖骨及內置物的最大VonMises應力及VonMises應力分布。
軸向載荷下鎖骨遠端軸向位移為正常鎖骨模型（1.07mm）＞Herbert螺釘固定模型（0.35mm）＞重建鋼板固定模型（0.30mm），垂直載荷下鎖骨遠端垂直位移為正常鎖骨模型（4.60mm）＞Herbert螺釘固定模型（2.09mm）＞重建鋼板固定模型（1.29mm）。軸向載荷鎖骨最大應力為重建鋼板固定模型（98.68MPa）＞Herbert螺釘固定模型（91.42MPa）＞正常鎖骨模型（31.58MPa）；垂直載荷鎖骨最大應力為Herbert螺釘固定模型（425.45MPa）＞重建鋼板固定模型（202.62MPa）＞正常鎖骨模型（141.00MPa）。內置物最大應力，軸向載荷為重建鋼板固定模型（206.56MPa）＞Herbert螺釘固定模型（195.96MPa），垂直載荷為Herbert螺釘固定模型（752.28MPa）＞重建鋼板固定模型（297.43MPa）。見表1、2。軸向載荷：①正常鎖骨模型。鎖骨為S形長管狀骨，鎖骨在軸向載荷狀態下應力集中主要位于鎖骨干中1/3區域，且下表面應力集中現象較上表面明顯，并向兩端緩慢過渡。②Herbert螺釘固定模型。鎖骨應力分布主要集中于鎖骨遠端。③重建鋼板固定模型。由于骨折后鎖骨的完整性遭到破壞，使得正常的力學傳導機制發生改變，在重建鋼板內固定模型中力學傳導由鎖骨遠端至骨折端通過鋼板傳導至鎖骨近端，從而使得鎖骨應力分布主要集中在鎖骨遠端及骨折斷端，其中以兩斷端應力最集中。
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