背景肩胛骨骨折是Desault于1805年首先描述的，1937年Findlay报告37个肩胛骨骨折的病例,最早描述了肩胛骨骨折的特点。Hardegger1984年指出,肩胛骨骨折占全身骨折的1%,占整个肩部骨折的5%。肩胛骨骨折通常由高能损伤所致,如车祸伤,高处坠落。以青壮年男性居多,占64%～90%。而低能损伤的肩胛骨骨折,如撕脱骨折及过度使用损伤(疲劳伤)罕见。肩胛骨骨折常为多发性损伤的一部份,常被忽略或疏漏。随着社会发展、科技进步以及交通事业的发达,其发生率逐渐增多。肩胛骨骨折结合病史、查体及X线或CT检查一般可明确诊断。肩胛骨骨折的治疗方法较多，有非手术治疗和手术治疗两大块，各自又包含多种治疗手段，既往相关文献也报道较多，但至今尚无结论性的数据说明各种方法的孰优孰劣。对于肩胛骨骨折及治疗已积累了一定的研究资料,但临床上研究资料不多,尚需深入讨论。目前主张对于不同类型的肩胛骨骨折应该采取不同的治疗方法，尽量做到个体化。不管是手术治疗还是非手术治疗，其治疗目的均为肩关节的功能恢复，防止并发症的发生。而肩胛骨骨折目前手术治疗大多数集中于肩胛盂、颈部，此部位涉及关节面，要求尽量解剖复位，否则术后关节疼痛、失稳、撞击等并发症发生率较高。而肩胛骨骨折内固定装置种类较多，常用跟骨钢板、重建钢板、T、Y型钢板、吸收钉、空心钉或微形钢板、锚钉、钢丝等进行固定，其中以重建钢板应用最为广泛。上述内固定材料固定前多要进行塑形，操作繁琐，延长手术时间，塑形后与骨折面亦无法完全贴服，且折弯塑形会对材料稳固性有一定影响。近年来由于经济高速发展，交通外伤等高能量事故多发，肩胛骨骨折患者日益增多，且患者对手术治疗效果要求明显提高，传统内固定材料由于其局限性已无法满足其要求。故肩胛骨应有其专属解剖钢板，避免术中对钢板进行预弯，缩减手术时间，减少术中出血量。利用解剖型钢板对肩胛骨骨折进行复位固定，达到解剖复位、坚强固定，术后患者可早期功能锻炼，减少术后疼痛、撞击、失稳等并发症的发生。近年来随着计算机图像处理，数字化技术的日益发展和成熟，三维仿真技术和有限元分析方法也越来越多的应用于各个领域，这也极大的促进了生物医学领域的发展。尤其像骨科生物力学的研究，往常多局限于尸体标本的生物力学实验分析，而三维仿真有限元的出现为生物力学的研究提供了新方法和新手段，这也让我们对以往的实验结果提出了新的看法。常见的内固定器械、康复器材等医疗设备的设计都是以骨骼的应力、应变为基础进行的，而有限元分析技术的应用，为更加精确快速的进行人体骨骼三维仿真模拟和数据分析计算、科学设计医疗器械等提供了有力的工具。本研究就针对上述临床问题，根据肩胛骨解剖形态特点设计出肩胛骨解剖型钢板，并结合三维有限元分析方法，从力学角度出发对自主设计之肩胛骨解剖型钢板和普通重建钢板在肩胛骨复杂骨折中应用力学特性进行相关分析对比，探讨其临床生物力学意义。目的1.设计肩胛骨解剖型钢板；2.建立肩胛骨三维有限元模型；3.对肩胛骨三维有限元模型进行不同载荷下力学分析；4.建立肩胛骨粉碎骨折三维有限元模型，并模拟应用肩胛骨解剖钢板和普通重建钢板进行骨折复位固定，对二者生物力学稳定性进行比较分析。方法1.根据实体肩胛骨标本形态及相关影像学测量，结合有关文献资料，获得肩胛骨相关解剖数据，设计出肩胛骨解剖型钢板。2.利用肩胛骨的二维连续断层CT数据，通过Mimics10.01软件，Solidworks2010软件构建肩胛骨的三维有限元模型，并分析单纯肩胛骨的应力和应变分布情况。并根据以往文献报道结果和临床观察现象对模型进行有效性验证。3.对6名健康成年志愿者的肩胛骨进行螺旋CT扫描，并通过相关建模软件构建肩胛骨粉碎骨折以重建钢板固定和肩胛骨解剖型钢板固定的三维有限元模型，模拟侧方、垂直、前后方向外力载荷打击三种工况，评价各种工况下钢板的最大等效应力、骨折块的最大综合位移。4.在前述模型的基础上，对两种内固定的最大等效应力、骨折块的最大综合位移进行评价，探讨新型肩胛骨解剖型钢板设计的合理性和实际运用的可行性。结果1.成功设计出肩胛骨解剖型钢板，并已申报国家发明专利。2.我们构建的肩胛骨三维有限元模型经过与传统生物力学实验结果及临床观察现象相比较，结合相关文献报道，证实是有效的、合理的。3.构建解剖钢板及普通重建钢板固定肩胛骨骨折的模型，并进行侧方、垂直、前后方向三种不同载荷下的有限元力学对比。(1)应力情况：两组钢板固定都可出现一定的内固定应力集中，在侧方应力和垂直应力载荷工况下，解剖钢板组在钢板和骨折端最大应力表现方面均优于普通重建钢板；前后载荷工况下解剖钢板组和重建钢板组在钢板和骨折端最大应力分布的表现无明显差异。(2)位移情况：三种应力载荷工况下，解剖钢板组在钢板和骨折端最大位移表现方面均优于普通重建钢板。4.对比两组有限元分析数据，解剖钢板相对普通重建板在固定复杂肩胛骨骨折时更加稳定、牢固，能提供更加有利于骨折愈合的生物力学环境。结论本实验成功地设计出肩胛骨解剖型钢板，并构建了一个能真实反应肩胛骨几何外形又可模拟肩胛骨生物力学特性的三维有限元模型，较传统的实验力学方法具有可重复使用的优点。本研究采用三维有限元方法分析了普通重建钢板固定和肩胛骨解剖型钢板固定治疗肩胛骨骨折的生物力学特性，在模拟两种不同内固定器械固定肩胛骨粉碎骨折模型的力学试验中，对于肩胛骨解剖型钢板所构成的内固定系统，其在各种外力打击模拟工况下，其内固定应力，骨折位移等分析结果均要优于普通重建钢板固定。以上实验说明肩胛骨解剖型钢板所构成的内固定系统，其稳定型较强，适宜用于肩胛骨粉碎骨折，其优良的抗压缩、抗弯曲、抗扭转性能，能够确保为肩胛骨粉碎骨折提供一个良好的力学环境，使骨折部位的应力得到控制，能够在有效地恢复、维持粉碎骨折端的对位对线关系，促进骨折端愈合的基础上，确保患肢能够早期负重活动，有助于加快患肢功能的恢复。同时，肩胛骨解剖型钢板可满足肩胛骨盂颈部、外侧缘、冈部多个部位同时固定，对于复杂骨折患者无需在术前准备多种内固定器械，亦可根据骨折具体部位对钢板进行折断裁剪进行单一部位固定；在手术过程，可避免术中调整钢板，或轻微调整即可达到与骨面贴合，减少手术的时间，减少出血量、降低感染风险，极大降低术中、术后并发症发生的概率。是一种实用性较强的新型辅助内固定器械。因此从生物力学角度来讲，肩胛骨解剖型钢板可替代传统内固定应用于临床肩胛骨骨粉碎性骨折的固定治疗。