菱形构型空心钉固定PauwelsⅢ型股骨颈骨折生物力学特性的有限元分析

目的:通过有限元分析比较菱形构型空心钉、动力髋螺钉（DHS）结合防旋螺钉及传统倒三角形构型空心钉固定Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折的生物力学性能。方法:选取1名65岁健康男性志愿者，获取其右股骨颈近端CT数据，以及空心钉、DHS数据，通过Mimics 14.0软件构建Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折模型和3种内固定模型。实验分3组：菱形组采用4枚菱形构型空心钉固定，倒三角形组采用倒三角形构型空心钉固定，DHS组采用DHS结合防旋螺钉固定。将上述模型导入Ansys12.1有限元分析软件中，模拟人体直立情况下内固定物的应力分布及骨折处的位移。结果:菱形组、倒三角形组、DHS组模型股骨颈内螺钉应力峰值分别为26.95、39.48、34.57 MPa，DHS组模型整体应力峰值集中于股骨干侧方钢板的远端螺钉处，为50.36 MPa；骨折断端应力峰值分别为9.55、10.07、20.10 MPa；骨折断端位移峰值分别为0.64、0.65、0.67 mm。结论:与其他2种内固定方式相比，4枚菱形构型的空心钉固定Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折具有更优的抗剪切力及应力分散作用，且能够在提供有效滑动加压作用的同时减少术后股骨颈短缩。