股骨小轉子在轉子間骨折內(nèi)固定術中維穩(wěn)作用的有限元研究.pdf

1、手術內(nèi)固定是目前治療股骨轉子間骨折的主要方法。臨床上根據(jù)不同的骨折分型采用特定的內(nèi)固定方式進行治療。近30年內(nèi)出現(xiàn)了眾多的內(nèi)固定器械，主要有釘板、髓內(nèi)兩種內(nèi)固定模式。這些不同的分型、不同的內(nèi)固定方式基本都圍繞一個主要的問題——股骨轉子間骨折復位固定后的穩(wěn)定性。其爭議焦點之一就是伴有股骨小轉子骨折移位的轉子間骨折是否適合應用釘板系統(tǒng)進行內(nèi)固定。
　　 根據(jù)Evans-Jensen's分型，轉子間骨折四部分中，內(nèi)側壓力側骨折塊在股骨

2、轉子間骨折術后穩(wěn)定具有尤為重要的作用。目前臨床上普遍認為，股骨小轉子在股骨轉子間骨折的手術治療中有重大影響，它的存在與否直接影響術后下肢力學傳導，影響內(nèi)固定的治療效果。因此評估在不同內(nèi)固定條件下，小轉子骨折移位是否影響復位固定以及術后功能鍛煉，對臨床手術治療有重要意義，是手術前必需要明確的問題。本文將圍繞這個問題展開研究。
　　 目的：從生物力學角度來深入研究DHS、PFNa在復位內(nèi)固定Evans-Jensen'sⅠ、Ⅱb型股骨

3、轉子間骨折后整體的力學影響。建立可靠的有限元模型，為所研究類型骨折模型及特殊內(nèi)固定的臨床生物力學表現(xiàn)作出評價，進一步為所有這類骨折特殊內(nèi)固定后的力學表現(xiàn)建立一套可參考的模擬方法線路。為臨床實驗中難以逾越的破壞性、重復性等問題提供解決另一思考方法。
　　 方法：
　　 采集健康成年男性左側股骨CT圖像，通過有限元法建立左側上端股骨及內(nèi)固定器有限元模型，研究其生物力學行為。
　　 1)有限元模型的建立：選擇健康成年男

4、性志愿者左側股骨（股骨無損傷）進行CT掃描，獲取數(shù)據(jù)圖片資料。將掃描CT圖輸入有限元軟件系統(tǒng)，進行網(wǎng)格劃分，工況建立以及骨折類型構建。用CAD建模法建立DHS以及PFNa系統(tǒng)有限元模型。將兩者合并于同一工況下，建立完整的4種工況的骨折內(nèi)固定模型。
　　 2)有限元分析：設定邊界條件以及負荷加載方式。進行有限元運算，探討人體自重下以及分級載荷下的各工況下股骨近端有限元應力、位移分布。結果：
　　 建立了左側上段股骨和兩種內(nèi)

5、固定下四種工況的有限元模型，上段股骨模型長196.777mm，模型由216255個單元，40373個節(jié)點構成以及鈦合金鋼板內(nèi)固定系統(tǒng)，共計DHS(7761節(jié)點，33699單元)：PFNA（4312節(jié)點，18146單元）。四種模型分級載荷下的應力分布結果顯示：除模型Ⅲ內(nèi)固定器壓應力增加幅度較大.超出鈦合金鋼板強度范圍之外，其他三個模型內(nèi)固定器應力較小，在鋼板耐受范圍內(nèi)。四種模型在分級載荷下位移分析結果顯示：模型Ⅲ的Z向位移增加幅度、曲率都

6、明顯高于其他三種模型。而其他三種模型位移大小都比較接近，增加比較緩和。
　　 結論：
　　 1)本文的研究工作建立了左側近段股骨Evans-Jensen's I、Ⅱb型股骨轉子間骨折有限元內(nèi)固定模型。并且通過分級載荷及自體負重下應力分析完成了對臨床常用的PFNa、DHS內(nèi)固定系統(tǒng)固定這兩種骨折的生物力學分析。為臨床合理選用這兩種內(nèi)固定器提供了生物力學依據(jù)。
　　 2)通過有限元模型應力分析，我們發(fā)現(xiàn)PFNa在釘尾

7、6°偏角區(qū)仍然存在較大的應力集中，雖然我們研究中它在鈦合金強度范圍內(nèi)。 Evans-Jensen's I型股骨轉子間骨折中，兩種內(nèi)固定下內(nèi)固定及股骨皮質骨應力分析值都在各自強度范圍內(nèi)，因此我們認為在Evans-Jensen'sⅠ型股骨轉子間骨折中這兩種內(nèi)固定都是安全的。
　　 3)通過有限元應力、位移分析結果。我們發(fā)現(xiàn)在Evans-Jensen'sⅡb型股骨轉子間骨折有限元內(nèi)固定模型中，DHS內(nèi)固定后其位移、應力都明顯高于PFN

8、a內(nèi)固定，且2000N負荷下DHS內(nèi)固定的應力數(shù)值高于鈦合金耐受，因此DHS進行Evans-Jensen'sⅡb型股骨轉子間骨折內(nèi)固定治療存在內(nèi)固定不能耐受風險。
　　 4)通過有限元應力、位移分析綜合。我們認為釘板系統(tǒng)在存在內(nèi)側移位、缺失類型的股骨轉子間骨折中存在疲勞、斷裂風險，不適合用其進行堅強固定。而在內(nèi)側支持存在的骨折類型當中，DHS及PFNa作用效果相當，應以經(jīng)濟、手術創(chuàng)傷耐受、病人要求等情況綜合考慮固定方式。PFNa