三角支撑固定系统固定股骨转子间骨折的生物力学有限元分析

(整期优先)网络出版时间:2021-10-10
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摘要目的比较三角支撑固定与Gamma钉固定股骨转子间骨折的生物力学特性。方法选用一名年龄40岁、身高172 cm、体重75 kg的健康成年男性志愿者提供的股骨CT影像数据,通过Mimics 21.0软件及Geomagic 2013软件重建股骨实体化模型。利用UG 12.0软件建立EvansⅠ型股骨转子间骨折模型,重建Gamma钉与三角支撑髓内钉模型并分别模拟股骨转子间骨折内固定手术。在Abaqus软件中,模拟站立状态下Gamma钉与三角支撑髓内钉两种内固定模型并收集两者主钉、固定螺钉、骨质以及三角支撑髓内钉中支撑螺钉的应力峰值,同时测量Gamma钉与三角支撑髓内钉固定骨折模型的最大位移。结果在1 200 N载荷下,两种骨折内固定模型的应力峰值均位于主钉,其中三角支撑髓内钉主钉的应力峰值为233.73 MPa,较Gamma钉主钉的应力峰值(265.21 MPa)减少11.9%;固定螺钉的应力峰值均位于压力螺钉与主钉接触区域,三角支撑髓内钉的应力峰值(138.86 MPa)较Gamma钉的应力峰值(180.75 MPa)减小23.2%;骨质模型的应力峰值均位于股骨近端内侧皮质,分别为61.67 MPa和32.38 MPa,三角支撑髓内钉较Gamma钉减小47.5%;三角支撑髓内钉中支撑螺钉的应力峰值为92.04 MPa。三角支撑髓内钉固定骨折模型的最大位移为17.34 mm,较Gamma钉固定骨折模型的最大位移(19.37 mm)减少10.5%。结论与Gamma钉相比,三角支撑髓内钉固定可明显提高转子间骨折的稳定性,改善应力分布并降低应力峰值、减小应力集中区域,有助于提高股骨转子间骨折的疗效。