多孔髓内针生物力学特性的有限元分析

背景:髓内针为长骨转移癌预防性内固定的常用选择之一,但存在锁钉周围应力集中,锁钉弯曲或折断等问题。选择更为坚强、持久的预防性内固定可有效改善骨转移癌患者的生存质量。目的:研究适用于长骨转移癌的多孔髓内针的生物力学特性,为选取打孔方案及生物力学试验提供理论依据。方法:采用有限元分析的方法,测量4种长骨髓内针打孔方案下截面刚度及整体刚度的变化,孔直径有2mm与3mm两种,导程有11mm与22mm两种。结果:孔直径2mm对截面拉压刚度及扭转刚度降低8.45%和8.13%,对平行于打孔平面方向的弯曲刚度几乎无影响,但在垂直于打孔平面方向的弯曲刚度降低15.96%。髓内针采取孔直径2mm、导程11mm、每导程4个孔、孔均匀布置的打孔方案,载荷下应力增长率及整体刚度改变最小。结论:髓内针侧壁打孔可造成髓内针刚度降低,孔周围出现应力集中的现象,影响髓内针的抗疲劳性。综合静态压缩、弯曲的分析结果,孔直径2mm,导程11mm,每导程4个孔,孔均匀布置的打孔方案的效果最佳。