股骨颈骨折内固定方式的有限元分析

目的　研究股骨颈骨折不同内固定方式对骨折端应力分布规律的影响 ,寻找符合生物力学原理的最佳内固定方式 ,为临床应用提供理论依据。方法　在Pro/ENGINEER中建立股骨近端实体模型 ,导入ANSYS 5 7建立有限元模型。在单钉固定的情况下对Pauwel,s角为 5 0°的经颈型骨折模型施加载荷 ,通过不同固定角度时的力学特征综合评价固定效果 ,并找出最佳固定角度 ;对该最佳固定角度下多钉不同固定方式进行计算和分析 ,评价不同固定方式的优劣。结果　单钉固定时当固定角度为 5 0°时 ,各参数同时达到最小值 ,说明以该角度固定可取得最佳的力学效果 ;如采用多钉固定 ,两钉横放效果最差 ,两钉竖放抗扭性较差 ,两钉斜放和三钉固定时力学环境好。从临床实用角度综合分析 ,单钉固定力学效果较好 ,且操作简单。结论　不同固定角度和螺钉组合方式对骨折面的力学环境有重要影响。     

股骨颈骨折三种内固定针的生物力学比较研究

作者自行设计制造了一种用于治疗股骨颈骨折的加压螺纹钉,并将其与斯氏针、三角针进行生物力学比较研究。选20个成年男性股骨上段防腐标本随机分为3组,将标本锯成内收经颈型股骨颈骨折。标本内固定后,在ZDM—500型试验机上进行轴压试验。采用位移传感器,应变仪和X—Y函数记录仪同时记录不同载荷下骨折部张开位移及旋转位移。结果显示:加压螺纹钉组在骨折标本张开位移为3mm时,其承载力及最大承载力明显大于三角针及斯氏针组(P<0.01,及P<0.05),且其旋转位移明显小于其他两组(P<0.01);三角针及斯氏针两组间比较无显著性差异(P>0.05)。     

Delbet Ⅱ型儿童股骨颈骨折不同内固定方式的有限元分析

背景：儿童DelbetⅡ型股骨颈骨折后股骨头坏死率较高,有限元法已广泛应用于研究成人股骨颈骨折内固定后的稳定性,但儿童股骨颈骨折的相关分析较少。目的：研究3种不同内固定方式治疗DelbetⅡ型儿童股骨颈骨折的生物力学性能。方法：选择1例8岁儿童健康志愿者为研究对象。CT扫描患儿股骨近端影像数据导入Mimics 17.0,在Geomagic 14.0,Cero 3.0,Hyper Works13.0中建立3种内固定方式治疗DelbetⅡ型儿童股骨颈骨折的有限元模型,分别为空心钉模型（CS模型）、空心钉联合克氏针模型（CS+K模型）、锁定钢板模型（LP模型）,观察3种模型的内固定应力、骨骺应力及骨折断端相对位移。结果与结论：（1）CS+K模型骨折端和股骨头内的应力显著大于CS模型、LP模型（P <0.001）;LP模型的股骨侧应力显著大于CS+K模型、CS模型（P<0.001）;（2）CS模型的相对位移量显著大于CS+K模型和LP模型（P<0.001）;（3）LP模型的骺板平均应力显著大于CS+K模型、CS模型（P<0.001）;（4）结果表明,空心钉联合克氏针固定...     

不同复位条件下股骨颈骨折最优固定方式的有限元分析

背景：股骨颈骨折的传统固定方式为3枚空心螺钉倒三角固定,对于未达到解剖复位的股骨颈骨折的最优固定方式尚无定论。目的：基于有限元分析法比较空心钉固定不同复位条件下头下型股骨颈骨折的生物力学性能。方法：选取一名健康成年男性股骨近端CT数据重建三维模型,进行头下型骨折造模,将骨折模型分为解剖复位组、髋内翻组、髋外翻组,各骨折模型组均分出3个亚组,用标准组、螺钉压低组、螺钉抬高组进行转配,于髋臼顶向股骨头施加垂直向下1 400 N的应力,观察不同固定方式下股骨及内固定物的位移和应力分布,对比股骨和固定物的应力和位移最大值。结果与结论：(1)解剖复位时,标准组、螺钉压低组、螺钉抬高组固定物应力峰值分别为41.35,31.27,43.32 MPa,螺钉抬高组的股骨应力峰值最大(28.58 MPa),股骨的位移峰值标准组最大;(2)髋内翻时,3个亚组的应力均相对分散且均匀;标准组的股骨应力峰值最小,但位移峰值最大,固定的稳定性可能不佳;螺钉压低组股骨的位移峰值最小;(3)在髋外翻时,螺钉压低组出现明显的螺钉应力集中,且位移峰值为3个亚组中最大,出现in-out-in现象;螺钉抬高组螺钉的应力峰值为3...     

股骨颈骨折不同直径加压螺纹钉固定的生物力学研究

目的：比较不同直径加压螺纹钉内固定股骨颈骨折的效果。方法：取成人股骨上段防腐标本32例,挑选5例骨密度值相近的标本留用,其余27例根据骨密度值配对分成A,B,C,D,E,5组,制成股骨颈骨折模型,各组依次用直径5,6,7,8和9mm加压累纹钉内固定后,行生物力学实验,将留用的5例标本分别柠入5种加压螺纹钉,用CT观察螺纹钉对骨质的破坏范围,结果：随螺纹钉直径粗,各组在扭转5度时的扭力矩及扭转至屈服时的最大扭力矩有逐渐增加的趋势,但无统计学差异（F＝1．711,P＞0．05;F＝2．402,P＞0．05）,在股骨头下沉3mm时的负荷及负载至屈服时的最大负荷逐渐增加（F＝8．391,P＜0．01,F＝7．268,P＜0．01）,螺纹钉对骨质的破坏范围随之增大,结论：在行股骨颈骨折内固定时,在保证内固定强度的前提下,应用 选用体积尽可能小的内固定物。     

骨密度对股骨颈骨折内固定效果影响的生物力学研究

目的:为提高股骨颈骨折内固定治疗的效果,通过生物力学实验,观察骨密度对内固定强度的影响。方法:取成人股骨上段防腐标本２０只,测量股骨颈骨密度值。根据骨密度值高低,将标本分为Ａ、Ｂ两组,每组１０只。两组的骨密度值有显著差异(Ｐ＜０．０１)。将标本制成股骨颈骨折模型,均用加压螺纹钉内固定后行负载实验,比较两组固定的强度。结果:骨密度低的Ｂ组标本在４００Ｎ载荷下的骨折位移明显大于骨密度高的Ａ组(Ｐ＜０．０１),且最大负荷也明显小于Ａ组(Ｐ＜０．０１)。结论:骨密度对股骨颈骨折固定的强度有直接影响,骨密度值可作为预测股骨颈骨折内固定治疗效果的一个重要指标。     

股骨颈骨折单钉内固定的有限元分析

目的研究股骨颈骨折单钉内固定角度对骨折端应力分布规律的影响,寻找符合生物力学原理的最佳内固定角度,为临床应用提供理论依据.方法在Pro/ENGINEER中建立股骨上端实体模型,导入ANSYS5.7建立有限元模型.模拟单腿站立的情况,对Pauwel's角为50°的经颈型骨折模型施加载荷,分别计算固定角度为30°～60°范围内7种不同情况下骨折模型的力学特征,以应力、位移、张开位移等参数为指标,综合评价不同内固定角度的固定效果.结果固定角度在30°到55°之间时,各参数值在一定范围内波动,并存在基本相同的变化趋势.当螺钉的固定角度为50°时,各参数同时达到最小值,说明以该角度固定可取得最佳的力学效果.固定角度为60°时,各参数显著增大,固定后的股骨颈稳定性较其它角度明显降低.结论当骨折线Pauwel's角为50°时,紧固螺钉固定角度在30°～55°均可以取得良好的力学效果,并以50°最佳.     

三种内固定方式修复股骨颈骨折的有限元分析

BACKGROUND: Finite element method is widely used in the femoral neck fracture, but the study concerning different fixation methods of femoral neck fracture is not much.     

股骨颈系统治疗成人PauwelsⅢ型股骨颈骨折的有限元分析

背景:对于PauwelsⅢ型股骨颈骨折,内固定方式选择尚未达成共识.目的:采用三维有限元方法分析股骨颈系统治疗成人PauwelsⅢ型股骨颈骨折的生物力学特征,为其在临床实践中的应用提供理论依据.方法:利用志愿者CT影像资料建立PauwelsⅢ型股骨颈骨折模型,同时建立4种内固定模型:4枚空心拉力螺钉、双平面双支撑螺钉固...     

三种内固定装置应用于Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折的有限元分析

背景：目前临床上对于PauwelsⅢ型股骨颈骨折的内固定选用仍存在争议,选择提供稳定固定强度的内固定是实现PauwelsⅢ型骨折固定的关键基础。目的：利用三维有限元分析法测试3种类型内固定应用于PauwelsⅢ型股骨颈骨折的生物力学强度差异,为其临床治疗提供借鉴。方法：使用一名健康男性志愿者的左股骨CT数据,在Mimics软件中重建出一个完整的股骨及其骨松质,运用Geomagic studio软件进行逆向建模,并在UG-NX软件中创建出倒三角空心螺钉、动力髋螺钉、股骨颈动力交叉钉系统;将3种内固定模型分别装配至股骨模型上;通过Hypermesh软件模拟PauwelsⅢ型股骨颈骨折;最后应用Abaqus软件进行有限元实验分析,分析比较不同内固定系统固定股骨颈骨折所产生的应力分布、应力峰值、应变情况及位移分布。结果与结论：(1)股骨近端骨块的应力主要分布在骨折端附近股骨颈下方区域,动力髋螺钉组的应力峰值最大,股骨颈动力交叉钉系统组最小;(2)内固定装置的应力分布主要集中在骨折线附近的螺钉表面,股骨颈动力交叉钉系统组的应力峰值最大,动力髋螺钉组最小;(3)股骨近端骨块的主要应变场分布于骨与螺...     

双螺旋加压螺纹钉内固定治疗股骨颈骨折愈后影响因素分析

目的对应用2枚中空双螺旋加压螺纹钉内固定治疗股骨颈骨折愈后情况进行回顾性总结,分析骨折类型、复位质量、年龄及手术时间等因素与股骨头缺血坏死和晚期塌陷的关系。方法回顾性总结1998年6月～2003年2月采用2枚中空双螺旋加压螺纹钉治疗股骨颈骨折52例患者骨折复位情况,对患者年龄、性别、骨折部位及类型、受伤至手术时间与股骨头缺血坏死和晚期塌陷之间的相关关系进行分析。结果术后随访5～55个月,平均30个月。本组47例骨折愈合,愈合率90.4%。5例骨折不愈合,出现股骨头缺血坏死,占9.6%,改行人工股骨头置换术或人工全髋关节置换术。骨折愈合时间3～8个月,平均5个月。结论对预后影响最大因素是骨折的部位及类型,其次是骨折的复位与固定情况和患者年龄。新鲜股骨颈骨折的治疗原则应力求早期、解剖复位、牢固固定。2枚中空双螺旋加压螺纹钉内固定治疗股骨颈骨折疗效可靠,可莸得良好的固定效果,有动力加压作用,创伤小,骨折愈合率高,并发症少。     

股骨颈骨折空心钉内固定手术参数的优化分析

闭合复位空心钉内固定手术是目前治疗股骨颈骨折的常用方法,采用有限元方法对空心钉内固定手术进行力学综合分析,根据股骨近端力学实验的结果,建立股骨近端有限元分析模型,对可能影响手术效果的患者体重、骨折线角度、空心钉布局与角度等几个参数进行分组分析,提取骨折面、钉子的应力应变分析结果,获得了216组不同手术参数组合的情况下,影响术后愈合与承载能力的骨折端面的错位位移、钉孔底部应变、钉子最大应力、股骨最大应变四个参数,并进行综合分析比较,找到一组符合生物力学规律的内固定治疗参数,并应用于医疗机器人手术参数规划及手术效果的评价系统。     

不同固定方式对股骨颈骨折固定效果的影响

目的研究5种不同空间构型空心螺钉对股骨颈骨折固定效果的影响。方法将股骨CT图像通过逆向重建获得PauwelsⅠ、Ⅱ、Ⅲ型股骨颈骨折几何模型。基于有限元分析软件ANSYS,获取不同内固定方式下内固定物与股骨颈头侧、干侧的应力分布,以及模型的位移分布。结果对于PauwelsⅠ、Ⅱ、Ⅲ型股骨颈骨折,倒三角置钉、两根平行钉、两根平行钉固定方式下股骨颈头侧应力峰值分别最大;倒三角置钉、倒三角置钉、两根平行钉固定方式下股骨颈干侧应力峰值分别最大,交叉置钉固定方式下内固定物应力峰值最小,强斜置钉固定方式下位移峰值最小。结论交叉置钉的固定方式螺钉变形断裂几率最小,倒三角置钉固定方式可为骨折处提供良好的力学环境。对于PauwelsⅠ、Ⅲ型骨折,强斜置钉固定方式预防股骨颈短缩的能力最强;而对于PauwelsⅡ型骨折而言,交叉置钉固定方式预防股骨颈短缩的能力最强。     

股骨颈骨折手术空心钉内固定的生物力学综合分析

目的 复位和三枚空心钉内固定是目前治疗股骨颈骨折的常用方法,利用有限元方法对空心钉内固定手术进行力学综合分析,可以找出一种符合生物力学规律的内固定治疗方法.方法 采用材料力学理论计算,分析了人单足站立时,骨折面所承受的螺钉预紧力和髋关节作用力所产生的轴向压、垂直分力和由此引起的弯距对骨折面与螺钉的综合力学效果.结果 获得了三颗空心钉内固定手术后,由各种力的综合作用所产生的螺钉及骨折面产生的内应力,并与许用应力值进行了比较.结论 从力学角度看,用空心钉内固定治疗股骨颈骨折手术是安全可靠的,术后病人可以快速复原,而且三枚空心钉的倒三角布局力学效果优于正三角布局.     

复杂不稳定型股骨粗隆间骨折3种固定系统的生物力学研究

目的针对复杂不稳定型股骨粗隆间骨折,比较动力髋螺钉(dynamic hip screw,DHS)、股骨近端防旋髓内钉(proximal femoral nail antirotation,PFNA)和股骨近端内固定支架(proximal femoral internal-fixator,PFI)有效性及力学差异。方法取18具Synbone股骨近端人工骨模型,制成复杂不稳定型股骨粗隆间骨折模型(Evans-Jensen III型),分别以DHS、PFNA和PFI固定,用实验应力分析方法,比较3种固定方式的差异及优劣。结果在压缩载荷300、600、1 200 N下,DHS固定后骨折两端的位移均最大,与PFI、PFNA相比均有显著性差异(P0.05),PFI与PFNA骨折两端的位移均无显著性差异(P0.05)。在扭转载荷300、600、1 200 N下,DHS及PFNA固定后骨折两端的位移均最大,两者间无显著性差异(P0.05);PFI与DHS、PFNA相比均有显著性差异(P0.05)。结论在复杂不稳定型股骨粗隆间骨折中,PFI系统的抗压缩稳定性与PFNA系统接近,但抗扭转稳定性强于PFNA系统;无论是抗压缩稳定性还是抗扭转稳定性方面,DHS固定系统都最小。     

胸腰段爆裂性骨折内固定治疗的生物力学特点

目的利用三维有限元方法分析3种不同后路内固定治疗胸腰段爆裂骨折的生物力学特性。方法建立T11~L3胸腰段三维有限元模型及L1椎体爆裂性骨折模型,在骨折模型上分别于后路加载跨伤椎短节段、经伤椎短节段、跨伤椎长节段内固定装置。比较正常胸腰段及3种骨折内固定模型在脊柱屈曲、后伸、左/右侧弯、左/右旋转6种运动状态下L1椎体及其临近椎间盘的生物力学特点。结果正常脊柱模型、跨伤椎短节段、经伤椎短节段、跨伤椎长节段内固定模型伤椎椎体的等效应力分别为31. 63、13. 41、110. 35、13. 17 MPa。正常脊柱模型的最大等效应力为3. 84 MPa,出现在L1~2椎间盘; 3种内固定模型伤椎临近椎间盘的最大等效应力分别为0. 41、0. 36、0. 40 MPa,均出现在T12~L1椎间盘。结论经伤椎短节段内固定可导致伤椎椎体内应力增高。3种内固定方式下伤椎临近椎间盘应力均小于正常脊柱模型。     

髌骨骨折四种不同内固定方法的生物力学测试研究

目的比较钢丝环扎、Magnuson钢丝、AO张力带钢丝和Weber改良张力带钢丝固定髌骨骨折的生物力学特性.方法取20具新鲜膝关节标本,随机分为4组,制成横断骨折模型,分别用4种方法固定,用膝关节生物力学试验机KJ-20型测定4种内固定的髌骨生物力学性能,骨折断端分离1.0mm为固定失败.结果4种内固定方法均能满足1kN股四头肌收缩力,其中以AO张力带和Weber改良张力带承载为大,Magnuson钢丝次之,钢丝环扎略差,4种内固定方法之间比较无显著性差异(P>0.05).结论临床上应根据病人的具体情况选择适当的内固定,以达到坚强固定,早期活动,并尽可能避免不必要的髌骨切除.