平行空心加压螺钉联合内侧支撑钢板与F型空心加压螺钉固定PauwelsⅢ型股骨颈骨折生物力学特性的有限元分析

摘要

目的:PauwelsⅢ型股骨颈骨折是指在冠状面上骨折线与髋臼上缘连线的夹角大于50°的股骨颈骨折。临床上较常用的内固定方式为空心加压螺钉(cannulated compression screw,CCS)、动力髋螺钉和锁定钢板。本研究对F型CCS固定和3种平行构型CCS联合内侧支撑钢板钢板固定进行建模和有限元分析,旨在比较4种内固定方式治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折的生物力学特性,为临床治疗提供理论依据。方法:选取1位52岁男性志愿者,身高176 cm,体重72 kg,无髋关节病史,行髋关节X线片及CT检查证实骨骼形态、骨质条件正常。应用螺旋CT对其右侧股骨近端行连续薄层扫描,采用有限元法利用CT采集的数据建立PauwelsⅢ型股骨颈骨折仿真模型,在模型上比较倒三角平行构型CCS+内侧支撑钢板(A组)、垂直平行构型CCS+内侧支撑钢板(B组)、水平平行构型CCS+内侧支撑钢板(C组)和F型CCS(D组)的内植物、骨折端的应力分布、应力峰值、位移分布及位移峰值。结果:A、B、C、D组模型的内植物应力峰值分别为362.74、586.84、558.25、208.66 mPa,应力峰值均出现在内植物的骨折断端部分,其中D组的应力分布最为均匀;A、B、C、D组内植物位移峰值分别为0.39、0.45、0.44、0.41 mm;骨折端的应力峰值分别为70.62、98.48、55.84、65.39 mPa,断端应力均集中在股骨颈基底部和股骨干外侧皮质,C、D组应力分布较A、B组均匀;A、B、C、D组骨折端的位移峰值分别为0.44、0.52、0.50、0.44 mm,B、C组位移大于A、D组。结论:F型CCS固定的力学稳定性与倒三角平行构型CCS联合内侧支撑钢板固定相当,并具有比平行构型CCS联合内侧支撑钢板固定更好的应力分散效果,可能是治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折的更好选择。