支撑股骨头防止塌陷的空芯钛棒设计及生物力学分析

背景:在治疗早期股骨头坏死的众多方法中,空芯钛棒的临床应用得到国内外诸多学者的认可,但关于空芯钛棒支撑股骨头病变区域预防其塌陷设计的体外生物力学分析未作报道。目的:探讨支撑股骨头空芯钛棒设计及防止股骨头塌陷的生物力学可行性,为临床应用提供理论依据。方法:取成人尸体股骨头颈标本15只,随机分为正常组、髓芯减压组、髓芯减压+空芯钛棒置入组,每组5个标本。将标本置于生物力学机中,股骨头顶部施加压力并逐渐增大至股骨头塌陷,记录股骨转子窝、股骨矩、股骨大转子下3点的应变,及股骨头塌陷时的最大载荷(破坏极限点载荷),并进行统计学比较。结果与结论:①3组标本载荷到300N时,正常组股骨转子窝、股骨矩、股骨大转子下3处应变值比较差异无显著性意义(P>0.05);髓芯减压组股骨转子窝、股骨矩应变值比较差异无显著性意义(P>0.05),但股骨大转子下应变值明显大于股骨转子窝、股骨矩(P<0.05);并且正常组股骨转子窝、股骨矩处应变值大于髓芯减压组,而股骨大转子下应变值小于髓芯减压组(P<0.05);②髓芯减压+空芯钛棒置入组股骨转子窝、股骨矩、股骨大转子下3处应变值比较差异无显著性意义(P>0.05);但髓芯减压+空芯钛棒置入组股骨转子窝、股骨矩处应变值大于髓芯减压组,而股骨大转子下应变值小于髓芯减压组(P<0.05);而正常组、髓芯减压+空芯钛棒置入组之间比较,差异无显著性意义(P>0.05);③3组标本加压致股骨头发生塌陷时破坏极限点的载荷是不同的,髓芯减压组破坏极限点的载荷明显小于正常组、髓芯减压+空芯钛棒置入组(P<0.05),而正常组、髓芯减压+空芯钛棒置入组破坏极限点的载荷差异无显著性意义(P>0.05);④提示用于支撑股骨头的空芯钛棒具有诸多设计优点,符合临床患者人性化需求,空芯钛棒置入可以有效改变髓芯减压后股骨头负重时的应力分布,使得生物力学性能接近正常,具有良好的支撑作用,可有效防止股骨头塌陷,为临床应用空芯钛棒治疗早期股骨头坏死提供了生物力学依据。