不同数量和空间构型的空心拉力螺钉治疗股骨颈骨折的有限元分析

目的探讨4种不同数量和空间构型的空心拉力螺钉治疗股骨颈骨折的生物力学差异。方法利用1名65岁健康男性志愿者右股骨颈近端DICOM格式的CT图像，通过三维虚拟软件建立PauwelsI、Ⅱ、Ⅲ型股骨颈骨折模型和4种不同数量及构型的内固定模型（3钉正三角形、3钉倒三角形、4钉矩形、4钉菱形）。将模型导入有限元分析软件Ansys软件中，模拟直立情况下内固定及骨折区域的位移及应力分布情况。观测内固定物应力峰值、头侧骨折断端应力峰值和股骨头处位移峰值。结果对于4种不同数量及正三角形、倒三角形、矩形、菱形构型的内固定模型，在Pauwels Ⅰ型骨折时，应力峰值分别为46．382，32．159，43．985，24．342MPa；头侧股骨颈骨折断端应力峰值分别为5．840，7．440，3．731，6．311MPa；股骨头处位移峰值分别为0．610，0．608，0．598，0．595mm。在Pauwels1 Ⅰ型骨折时，应力峰值分别为46．763，39．979，49．619，25．692MPa；头侧股骨颈骨折断端应力峰值分别为4．971，7．332，3．161，5．734MPa；股骨头处位移峰值分别为0．634，0．635，0．622，0．631mm。在Pauwels Ⅲ型骨折时，应力峰值分别为51．432，39．477，51．515，26．949MPa；头侧股骨颈骨折断端应力峰值分别为6．163，10．070，5．257，9．552MPa；股骨头处位移峰值分别为0．662，0．654，0．644，0．644mm。结论4枚菱形排列的空心拉力螺钉固定股骨颈骨折具有更优的应力分散作用，能够使骨折断端更加稳定且能提供有效的滑动加压作用和抗扭力作用，具有更佳的生物力学优势，从而指导临床应用。