新构型空心钉固定股骨颈骨折的有限元分析

目的 对3枚空心钉"轴心加压+侧方支撑"新构型固定股骨颈骨折的生物力学特性进行三维有限元分析,为临床应用提供理论依据.方法 选取1名健康成年男性志愿者,采用股骨CT扫描数据建立三维模型后模拟Pauwels Ⅱ型股骨颈骨折,分别采用正三角形、倒三角形、"轴心加压+侧方支撑"构型空心钉进行固定,在不同负荷下对空心钉应力分布及峰值、股骨位移分布及峰值、股骨颈骨折头侧端应力分布及峰值进行分析.结果 各组上方空心钉应力大于下方空心钉,应力大多集中于螺纹与螺杆交界处并向两端呈减小趋势,螺钉尾部应力局部又有所增大.各组股骨位移最大处为股骨头负重处,从上向下位移递减.正三角形组股骨颈骨折头侧端应力高度集中,位于下方偏前处,而倒三角形组与新构型组断端应力相对较均匀分散于股骨颈下半部分.1倍体重负荷下正三角形组空心钉应力峰值(150 MPa)、股骨位移峰值(0.69 mm)、股骨颈骨折头侧端应力峰值(51 MPa)最高,倒三角形组次之(分别为93 MPa、0.65 mm、22 MPa),新构型组最小(分别为77 MPa、0.58 mm、18 MPa).随着负荷增加,各组空心钉应力峰值、股骨位移峰值、股骨颈骨折头侧端应力峰值相应增加,但新构型组始终最小.结论 "轴心加压+侧方支撑"新构型固定的空心钉较三角形排列的空心钉承受应力和位移较小,且骨折端应力较小,整体稳定性较好.