新型股骨頸鋼板固定不穩(wěn)定股骨頸骨折的生物力學(xué)研究.pdf

1、研究背景及目的：髖部骨折是老年人群中最嚴重的骨質(zhì)疏松性骨折，其發(fā)病率、致死率均較高。股骨頸骨折約占髖部骨折的50～60％。盡管臨床上現(xiàn)在有多種應(yīng)用于股骨頸骨折治療的內(nèi)固定物，但因其特殊的解剖結(jié)構(gòu)及損傷特點，術(shù)后骨不連、股骨頭壞死率依然居高不下，被稱為“尚未解決的骨折”。我們團隊設(shè)計出一種新型滑動加壓解剖型股骨頸鋼板，本實驗旨在通過生物力學(xué)方法對比其與三枚空心釘及DHS的力學(xué)性能，為股骨頸骨折的治療提供新的選擇。
　　研究方法：(1

2、)應(yīng)用有限元分析方法，模擬新型股骨頸鋼板固定股骨頸骨折的靜態(tài)加壓測試。(2)采用第四代人造股骨建立Pauwel'sⅢ型不穩(wěn)定股骨頸骨折模型，結(jié)合數(shù)字骨科及3D打印技術(shù)設(shè)計夾具來模擬單腿站立位，之后通過材料試驗機進行靜態(tài)加壓測試、循環(huán)測試及扭轉(zhuǎn)測試三部分來評估新型股骨頸鋼板的生物力學(xué)性能并與有限元分析結(jié)果對比驗證。
　　研究結(jié)果：(1)有限元分析結(jié)果提示，在實驗過程中，三枚螺釘均沿著套筒向內(nèi)滑動，且股骨頭頸相交處下方皮質(zhì)、股骨頸鋼板

3、近端鎖定孔、三枚螺釘?shù)臈U體部分以及套筒的后下方為應(yīng)力集中點。(2)靜態(tài)加壓測試中，股骨頸鋼板組的垂直剛度為628±18N/mm，失效載荷為2927±379N，極限載荷為3758±838N;DHS組依次為340±104 N/mm、1645±578N、3909±71N;三枚空心釘組依次為582±162 N/mm、2928±655N、3740±287N;加尾帽股骨頸鋼板分別為1099N/mm、4056N、4183N。改進之后的股骨頸鋼板垂直剛

4、度及失效載荷明顯優(yōu)于其他三組。股骨頸鋼板的各項數(shù)據(jù)與三枚空心釘近似，但是二者剛度及失效載荷遠遠大于DHS。(3)循環(huán)測試中，股骨頸鋼板組10000次終末位移為7.6mm，第10循環(huán)位移差為2.1mm，第10000循環(huán)位移差為2.8mm，5mm失效循環(huán)數(shù)1583; DHS組實驗結(jié)果依次為7.5mm、2.8mm、3.2mm、60;三枚空心釘為3.5mm、1.5mm、1.5mm、未失效;尾帽股骨頸鋼板組為2.8mm、1.1mm、1.2mm、未

5、失效。尾帽股骨頸鋼板組各項數(shù)值均優(yōu)于其他三組，三枚空心釘組數(shù)據(jù)稍差于尾帽股骨頸鋼板組，但其均明顯優(yōu)于其他兩組。在10000次循環(huán)過程中，僅有股骨頸鋼板組和DHS組分別在1583次和60次循環(huán)時出現(xiàn)了內(nèi)固定失效。(4)扭轉(zhuǎn)測試中，股骨頸鋼板組扭轉(zhuǎn)剛度為0.84N·m/度，最大扭矩為38.8 N·m，最大扭矩對應(yīng)角度為69.0度;三枚空心釘組結(jié)果依次為0.75 N·m/度、32.9N·m和67.2度。股骨頸鋼板組的扭轉(zhuǎn)剛度及最大扭矩均稍大于