【摘 要】
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目的:虽然股骨转子下骨折不是高发骨折,但是因为股骨转子下部位应力高度集中,使得此部位骨折的治疗仍是骨科医师面临的重点与难点。选择合适的内固定器能够促进骨折的愈合、缩短患者卧床时间、减少医疗费用、降低致残率和死亡率。本研究旨在通过实验生物力学研究和三维有限元分析方法对比股骨近端防旋髓内钉(ProximalFemoralNailAntirotation,PFNA)、股骨
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目的:虽然股骨转子下骨折不是高发骨折,但是因为股骨转子下部位应力高度集中,使得此部位骨折的治疗仍是骨科医师面临的重点与难点。选择合适的内固定器能够促进骨折的愈合、缩短患者卧床时间、减少医疗费用、降低致残率和死亡率。本研究旨在通过实验生物力学研究和三维有限元分析方法对比股骨近端防旋髓内钉(ProximalFemoralNailAntirotation,PFNA)、股骨近端锁钉钢板(ProximalFemoralLockingPlate,PFLP)和倒置微创内固定系统(LessInvasiveStabilizationSystem,LISS)固定四种类型股骨转子下骨折的生物力学性能,为临床工作提供一定的参考。方法:选取美国太平洋实验室生产的人工股骨模型(Sawbones;Model3403,PacificResearchLabsInc.,Vashon,WA)30根,随机平分为三组,将四枚应变片分别粘贴至股骨小转子顶点下方2.8cm和5.2cm处(即制作骨折模型区域上下各2mm处)的股骨内外侧。每一根股骨依次制作转子下骨折模型。模型一:转子下横形骨折(SeinsheimerI型),模型二:转子下横行骨折伴转子下内后侧楔形骨块复位并固定(SeinsheimerIIIA型),模型三:模型二去掉内后侧楔形骨块,模型四:转子下粉碎骨折(SeinsheimerIV型)。分别使用PFNA、PFLP和倒置LISS固定。再使用骨水泥包埋股骨远端于单足站立位。每一骨折模型的钉骨结合体进行0～1400N的轴向压缩试验。每一骨折模型的制作在上一骨折模型测试之后。测试完轴向压缩的模型四再进行0～5Nm的水平扭转试验。此后每一组的股骨随机平分为两亚组,其中一亚组进行轴向压缩破坏试验,另一亚组进行循环轴向压缩疲劳试验。使用GE64排CT扫描人工股骨模型,扫描方法为电压:120kV,电流200mA,扫描层厚0.625mm,层间距0.625mm,将图像存储为DICOM格式。将DICOM文件导入Mimics17.0软件,对原始图像进行分割、光滑等操作生成三维股骨模型,再将股骨的三维模型输入逆向工程软件Magics21.0中生成实体模型。将生成的点云实体模型导入到3D设计软件Solidworks2016。并使用该软件构建LISS、PFLP、PFNA三种内固定模型。切割制作各骨折模型并组装内固定到位。将安装好内固定并制作好骨折的模型以Iges格式导入到有限元分析软件AnsysWorkbench16.0中进行单元和网格划分,设置边界条件和材料属性赋值。骨折模型采用三维十节点四面体结构实体单元solid92进行模拟。股骨与螺钉间采用黏合连接(Glue)接触,股骨和内固定间摩擦接触,摩擦系数取0.30。对完整三维有限元钉骨结合模型分别施加与大体力学测试相同的载荷:轴向压缩载荷、水平扭转载荷、轴向压缩破坏载荷和循环轴向压缩疲劳载荷。结果:模型一至三中,三种内固定轴向抗压刚度无统计学差异。模型四中,PFNA的轴向抗压刚度为352.71±19.05N/mm,PFLP为134.39±12.51N/mm,LISS为89.13±16.24N/mm,三组之间存在统计学差异(P
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