腓骨柱联合空心螺钉与3枚空心螺钉比较治疗股骨颈骨折的有限元分析

摘要

目的 采用有限元分析方法比较腓骨柱联合空心螺钉固定与3枚空心螺钉固定治疗股骨颈骨折的生物力学特性.方法 通过三维有限元逆向建模技术,按照Pauwels Ⅰ(Pauwels角30°)、Pauwels Ⅱ(Pauwels角50°)、Pauwels Ⅲ(Pauwels角70°)型股骨颈骨折截骨,根据Pauwels分型分别建立腓骨柱联合空心螺钉模型和3枚空心螺钉模型共6种,采用三维有限元法分析单足站立状态下股骨颈骨折不同模型的力学特性.结果 在Pauwels Ⅰ、Pauwels Ⅱ、Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折中,腓骨柱联合空心螺钉模型均较3枚空心螺钉模型的应力分布更分散.在Pauwels Ⅰ、Pauwels Ⅱ型股骨颈骨折中,腓骨柱联合空心螺钉与3枚空心螺钉内固定最大位移相差不大;而在Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折中,3枚空心螺钉模型的最大位移小于腓骨柱联合空心螺钉模型.腓骨柱联合空心螺钉模型内固定物最大应力值小于3枚空心螺钉模型.在Pauwels Ⅰ、Pauwels Ⅱ型股骨颈骨折中,腓骨柱联合空心螺钉与3枚空心螺钉模型内固定物最大位移相差不大,而在PauwelsⅢ型股骨颈骨折中,3枚空心钉模型最大位移更小.3种骨折模型中,不同内固定方式的股骨应力集中部位均在股骨距及下枚螺钉入口处.在Pauwels Ⅰ、Pauwels Ⅱ型股骨颈骨折中,腓骨柱联合空心螺钉与3枚空心螺钉模型股骨头最大应力及最大位移值相近;在Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折中,腓骨柱联合空心钉模型股骨头最大应力值及最大位移值均大于3枚空心螺钉模型.在Pauwels Ⅰ、Pauwels Ⅱ型股骨颈骨折中,腓骨柱联合空心螺钉与3枚空心螺钉模型2种内固定方式骨折断端最大位移值相近;在Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折中,3枚空心螺钉模型骨折断端的最大位移值更小.在Pauwels Ⅰ、Pauwels Ⅱ、Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折中,腓骨柱联合空心螺钉模型的骨折远折端的最大应力值均大于3枚空心螺钉模型.结论 对于Pauwels Ⅰ、Pauwels Ⅱ型股骨颈骨折,腓骨柱联合空心螺钉与3枚空心螺钉力学稳定性相当,腓骨柱联合空心螺钉应力分布更分散;对于Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折,3枚空心螺钉具有更好的力学稳定性.