股骨转子间骨折复位模式对髓内钉治疗影响的有限元分析

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背景:股骨转子间骨折,是一种常见的骨折类型,以老年人为主,同时也是髋部发生率最高的骨折。随着中国的人口老龄化程度增加,我国转子间骨折的发病率也在逐年升高。由于其发病率高、死亡率高、护理难度大、住院费用昂贵,往往被称为“人生最后一次骨折”,它的治疗对临床医生提出了很高的要求。特殊的解剖结构使得转子间骨折闭合复位难以达到解剖复位,因此内侧皮质支撑复位成了必要时的选择,而且研究证明内侧皮质支撑复位是治疗股骨转子间骨折一种有效的办法,但目前对于皮质支撑复位的研究仅停留在定性研究,缺乏定量研究。目的:采用三维有限元分析的方法,基于AO分型31A1.2型股骨转子间骨折分别建立了正位、侧位不同复位模式的25个股骨转子间骨折髓内钉内固定模型,通过施加不同的载荷来模拟患者术后站立、行走、下楼时股骨的受力状态,得到不同运动状态下股骨所受应力大小、髓内钉所受应力大小以及骨折断端的位移大小的结果,分析不同复位模式下应力和位移的合理性,探讨各个模型的优劣,寻找一种除解剖复位之外的另一种或几种既能容易实现又能满足疗效的复位模式,并为临床工作提供理论支撑。方法:将健康志愿者的股骨CT保存为DICOM格式,分别经过Mimics、Geomagic软件加工处理,得到可用于分析的股骨模型,并通过Solid Works软件进行制造31A1.2型股骨转子间骨折、骨折移位、内固定装配,得到不同复位模式的25个模型。最后通过ANSYS软件加载不同的载荷,模拟骨折术后患者站立、步行、下楼等术后有代表性的运动,得出股骨、髓内钉的应力情况及骨折断端的位移情况的结果。最后将所得数据以SPSS统计软件计算,并对实验结果及统计结果进行讨论分析。结果:1a、2a、5c、5d、3e、4e、5e这些模型会出现股骨上的应力集中,超过了骨质的屈服强度,会发生局部骨质的屈服塌陷,导致应力集中处骨折发生微骨折、骨吸收等,从而使应力分散,进而导致骨折的不稳定固定,内固定装置发生松动,进而导致复位丢失,骨折愈合延迟、不愈合、内固定物失效。从内外移的复位模式来看,股骨、髓内钉的应力都在合理范围之内,并未表现出一致的差异,但通过分析骨折断端的移位,头颈块骨折块的外移会增加骨折断端移位的距离,这一点在复杂运动状态下如步行和下楼时表现得更加突出。从前后移的复位模式来看,前移的头颈块较矢状面头颈块无移位会增加股骨和髓内钉的应力,这一点在下楼状态时显得尤为突出,但不会超过股骨与髓内钉的屈服强度。通过分析骨折断端的位移得知,前移1皮质组(e组)的骨折断端位移明显大于后移组(a组、b组)因此前移1皮质组对于骨折固定的稳定性欠佳。结论:在A1.2型股骨转子间骨折中,推荐的复位模式3a、1b、2b、3b、1c、2c、3c,其次为1d、2d、3d。结合临床研究及实际情况得出的结论是当股骨转子间骨折难以复位时,推荐的替代复位模式是1c、2c,即内侧皮质正性支撑,其次是1d、2d、3d,即头颈骨折块前移半皮质的前内侧皮质支撑和前侧皮质支撑。
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