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

1、手術(shù)內(nèi)固定是目前治療股骨轉(zhuǎn)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(jìn)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(gè)主要的問(wèn)題——股骨轉(zhuǎn)子間骨折復(fù)位固定后的穩(wěn)定性。其爭(zhēng)議焦點(diǎn)之一就是伴有股骨小轉(zhuǎn)子骨折移位的轉(zhuǎn)子間骨折是否適合應(yīng)用釘板系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)固定。
　　 根據(jù)Evans-Jensen's分型，轉(zhuǎn)子間骨折四部分中，內(nèi)側(cè)壓力側(cè)骨折塊在股骨

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

3、轉(zhuǎn)子間骨折后整體的力學(xué)影響。建立可靠的有限元模型，為所研究類(lèi)型骨折模型及特殊內(nèi)固定的臨床生物力學(xué)表現(xiàn)作出評(píng)價(jià)，進(jìn)一步為所有這類(lèi)骨折特殊內(nèi)固定后的力學(xué)表現(xiàn)建立一套可參考的模擬方法線(xiàn)路。為臨床實(shí)驗(yàn)中難以逾越的破壞性、重復(fù)性等問(wèn)題提供解決另一思考方法。
　　 方法：
　　 采集健康成年男性左側(cè)股骨CT圖像，通過(guò)有限元法建立左側(cè)上端股骨及內(nèi)固定器有限元模型，研究其生物力學(xué)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(cè)股骨（股骨無(wú)損傷）進(jìn)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(jìn)行網(wǎng)格劃分，工況建立以及骨折類(lèi)型構(gòu)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(shè)定邊界條件以及負(fù)荷加載方式。進(jìn)行有限元運(yùn)算，探討人體自重下以及分級(jí)載荷下的各工況下股骨近端有限元應(yīng)力、位移分布。結(jié)果：
　　 建立了左側(cè)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(zhǎng)196.777mm，模型由216255個(gè)單元，40373個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成以及鈦合金鋼板內(nèi)固定系統(tǒng)，共計(jì)DHS(7761節(jié)點(diǎn)，33699單元)：PFNA（4312節(jié)點(diǎn)，18146單元）。四種模型分級(jí)載荷下的應(yīng)力分布結(jié)果顯示：除模型Ⅲ內(nèi)固定器壓應(yīng)力增加幅度較大.超出鈦合金鋼板強(qiáng)度范圍之外，其他三個(gè)模型內(nèi)固定器應(yīng)力較小，在鋼板耐受范圍內(nèi)。四種模型在分級(jí)載荷下位移分析結(jié)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(jié)論：
　　 1)本文的研究工作建立了左側(cè)近段股骨Evans-Jensen's I、Ⅱb型股骨轉(zhuǎn)子間骨折有限元內(nèi)固定模型。并且通過(guò)分級(jí)載荷及自體負(fù)重下應(yīng)力分析完成了對(duì)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(xué)分析。為臨床合理選用這兩種內(nèi)固定器提供了生物力學(xué)依據(jù)。
　　 2)通過(guò)有限元模型應(yīng)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(yīng)力集中，雖然我們研究中它在鈦合金強(qiáng)度范圍內(nèi)。 Evans-Jensen's I型股骨轉(zhuǎn)子間骨折中，兩種內(nèi)固定下內(nèi)固定及股骨皮質(zhì)骨應(yīng)力分析值都在各自強(qiáng)度范圍內(nèi)，因此我們認(rèn)為在Evans-Jensen'sⅠ型股骨轉(zhuǎn)子間骨折中這兩種內(nèi)固定都是安全的。
　　 3)通過(guò)有限元應(yīng)力、位移分析結(jié)果。我們發(fā)現(xiàn)在Evans-Jensen'sⅡb型股骨轉(zhuǎn)子間骨折有限元內(nèi)固定模型中，DHS內(nèi)固定后其位移、應(yīng)力都明顯高于PFN

8、a內(nèi)固定，且2000N負(fù)荷下DHS內(nèi)固定的應(yīng)力數(shù)值高于鈦合金耐受，因此DHS進(jìn)行Evans-Jensen'sⅡb型股骨轉(zhuǎn)子間骨折內(nèi)固定治療存在內(nèi)固定不能耐受風(fēng)險(xiǎn)。
　　 4)通過(guò)有限元應(yīng)力、位移分析綜合。我們認(rèn)為釘板系統(tǒng)在存在內(nèi)側(cè)移位、缺失類(lèi)型的股骨轉(zhuǎn)子間骨折中存在疲勞、斷裂風(fēng)險(xiǎn)，不適合用其進(jìn)行堅(jiān)強(qiáng)固定。而在內(nèi)側(cè)支持存在的骨折類(lèi)型當(dāng)中，DHS及PFNa作用效果相當(dāng)，應(yīng)以經(jīng)濟(jì)、手術(shù)創(chuàng)傷耐受、病人要求等情況綜合考慮固定方式。PFNa