3种内固定治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折的生物力学研究

摘要

目的:比较空心钉、动力髋螺钉及股骨近端锁定钢板固定PauwelsⅢ型股骨颈骨折的生物力学特征。方法:通过CT扫描获取Sawbone人工股骨的数据,利用Mimics15.0软件、3Matic7.0软件及3D打印机制作PauwelsⅢ型股骨颈骨折(Pauwels角=70°)截骨模具及3种内固定(空心钉、动力髋螺钉及股骨近端锁定钢板)的固定导向模具。利用制作的股骨颈骨折截骨模具将18根Sawbone股骨均制成PauwelsⅢ型股骨颈骨折模型,并将其分为3组,每组6根。空心钉组、动力髋螺钉组和锁定钢板组均借助制作的内固定导向模具,分别以3枚直径7.3 mm空心钉、动力髋螺钉、股骨近端锁定钢板进行固定。将股骨颈骨折内固定模型固定于夹具上,应用生物力学材料测试机进行静态加压测试和循环载荷测试。结果:(1)静态加压测试结果。测试过程中,空心钉组先发生成角位移再出现垂直位移;动力髋螺钉组及锁定钢板组先出现一定程度的垂直位移,达到一定程度后才出现成角位移,其中动力髋螺钉组同时发生了股骨头旋转。3组的固定刚度比较,差异有统计学意义[(319.00±44.00)N·mm^(-1),(540.00±102.00)N·mm^(-1),(441.00±116.00)N·mm^(-1),F=7.165,P=0.026]。动力髋螺钉组和锁定钢板组的固定刚度均大于空心钉组(P=0.010,P=0.050);动力髋螺钉组和锁定钢板组的固定刚度比较,差异无统计学意义(P=0.249)。3组的失效载荷比较,差异有统计学意义[(2.11±0.56)k N,(5.77±0.56)k N,(4.69±0.91)k N,F=21.597,P=0.002]。动力髋螺钉组和锁定钢板组的失效载荷均大于空心钉组(P=0.001,P=0.004);动力髋螺钉组和锁定钢板组的失效载荷比较,差异无统计学意义(P=0.108)。(2)循环载荷测试结果。测试过程中,空心钉组1根股骨出现退钉现象。3组的股骨头轴向位移比较,差异有统计学意义[(4.34±0.50)mm,(2.63±0.41)mm,(2.61±0.43)mm,F=14.734,P=0.005]。动力髋螺钉组和锁定钢板组的股骨头轴向位移均小于空心钉组(P=0.003,P=0.003);动力髋螺钉组和锁定钢板组的股骨头轴向位移比较,差异无统计学意义(P=0.958)。结论:动力髋螺钉固定和股骨近端锁定钢板固定治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折,在固定刚度和后期稳定性方面较空心钉固定具有一定优势,但二者之间无明显差别。