三种空心钉构型固定PauwelsⅢ型股骨颈骨折的有限元分析

背景:临床中广泛使用空心钉治疗股骨颈骨折,传统的倒三角构型治疗PauwelsⅢ股骨颈骨折失效率较高,有学者提出使用"F"构型及偏轴构型能获得较好的治疗效果.从生物力学角度对以上3种构型的比较分析目前鲜有报道.目的:使用三维有限元法比较倒三角构型、"F"构型、偏轴构型3种空心钉置入方法对于PauwelsⅢ股骨颈骨折固定的生物力学性能.方法:选取1名35岁健康的男性志愿者,体质量70 kg,CT扫描获取其右侧股骨近端.dicom格式影像数据,导入mimics 15.0软件重建股骨近端三维图像,使用Solidworks 2017软件构建倒三角构型、"F"构型、偏轴构型固定PauwelsⅢ股骨颈骨折模型;加载应力,比较3组模型骨折断端在X、Y、Z轴上的最大移位、在内固定上的最大应力、股骨近端的总体位移以及股骨近端的最大应力分布.结果 与结论:①倒三角构型、"F"构型、偏轴构型在螺钉上的最大应力分别为71.896,66.792,59.071 MPa;②倒三角构型、"F"构型、偏轴构型在股骨近端最大应力分别为12.791,11.886,11.949 MPa;③倒三角构型、"F"构型、偏轴构型在骨折断端X轴上的最大位移为0.844,0.587,0.538 mm;在Y轴上的最大位移为0.491,0.295,0.340 mm;在Z轴上的最大位移为0.832,0.752,0.741 mm;④倒三角构型、"F"构型、偏轴构型在股骨近端总体最大位移为1.707,1.396,1.325 mm;⑤偏轴构型和"F"构型的应力更为分散,骨折断端的位移较小,是治疗PauwelsⅢ股骨颈骨折较好的选择,其中偏轴构型在抗内翻应力和纵向剪切应力中略优于"F"构型.