两种常用内固定治疗股骨转子间骨折的有限元分析

目的比较动力髋螺钉(DHS)与股骨近端防旋髓内钉(PFNA)内固定治疗AO2.1型股骨转子间骨折的生物力学稳定性。 方法运用有限元分析法,通过Mimics软件以及Geomagic软件分别建立正常股骨、DHS固定骨折模型、PFNA固定骨折模型,通过有限元分析软件模拟股骨负重时(单腿站立时股骨所承受的最大峰值),通过股骨应力分析、股骨内外侧应力、股骨头位移和内固定自身应力及位移等观察指标,来比较两种内固定方法对股骨生物力学的影响。 结果PFNA组在股骨的内外侧应力以及股骨头位移均小于DHS组,且内固定本身应力及位移也小于DHS组。 结论在治疗AO2.1型股骨转子间骨折中,PFNA组的股骨内外侧应力、股骨头位移、内固定自身应力及位移的值均小于DHS组,且更加接近于正常股骨,PFNA相比于DHS有着生物力学上的优势。     

股骨远端肿瘤性缺损两种不同内固定方法的有限元分析

目的比较股骨远端骨肿瘤手术中两种不同内固定重建方法的生物力学差别,为临床选择更理想的内固定方法提供理论依据。方法模拟股骨远端骨肿瘤瘤段切除病例,分别采用锁定钢板和交锁髓内钉内固定方法进行重建,建立该模型三维有限元模型,导入ABAQUS软件系统进行有限元分析,当给予平行于股骨长轴轴向压缩700N情况下,比较锁定钢板和交锁髓内钉的位移和应力分布情况。结果两组模型应力均未达到屈服应力,锁定钢板的应力分布比较均匀,接近正常值,最大应力为50 Mpa,股骨头最大位移为2.9 mm。髓内钉的最大应力为85 Mpa,股骨头最大位移为3.8 mm。结论锁定钢板和交锁髓内钉都能用于股骨远端骨肿瘤切除后的重建手术,锁定钢板比交锁髓内钉更稳定,刚度更大。     

解剖型钢板与锁定钢板固定Sanders Ⅳ型跟骨骨折的有限元分析

[目的]以有限元分析方法探讨钢板固定SandersⅣ型跟骨骨折的力学效果,并比较解剖型钢板与锁定钢板固定关节内跟骨骨折的效果.[方法]建立SandersⅣ型跟骨骨折模型分别以解剖型加压钢板和锁定钢板内固定三维有限元模型,研究不同内固定的von Mises应力分布、跟骨的von Mises应力分布、位移并比较跟骨及内固定模型应力峰值,分析骨折固定后生物力学稳定性.[结果]解剖型加压钢板固定的有限元模型骨端应力分布均匀,各部分最大应力值小于锁定钢板;解剖型钢板应力集中部位为钢板中后部,锁定钢板应力集中于钢板螺钉连接处;骨折端各部分位移差异较大,其中载距突位移最大.[结论]切开复位钢板内固定治疗SandersⅣ型跟骨骨折,关节内碎骨快可随足部负重而产生不同程度移位,存在较高创伤性关节炎的风险,建议采用一期外固定二期关节融合治疗;锁定钢板与解剖型加压钢板治疗关节内跟骨骨折各具优势,需要将二者的优势结合起来提高内固定的疗效.     

胫骨平台后外侧骨折带状钢板固定的有限元分析

[目的]研究胫骨平台后外侧骨折不同内固定模型在轴向载荷作用下骨块位移、钢板应力的分布规律,探讨符合力学原理的最佳内固定。[方法]应用有限元相关软件建立胫骨平台后外侧骨折有限元模型,包括Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ度骨折,并分别用三种钢板固定方式,包括外侧解剖钢板、带状钢板和后侧支撑钢板。设定边界及载荷条件,模拟体重60 kg的慢跑步(1 200 N)情况下胫骨平台后外侧骨折三种固定方式下胫骨平台位移、应力分布及钢板螺钉承受应力情况。[结果]在有限元软件中构建了胫骨平台后外侧骨折钢板固定三维有限元模型;三种固定模型在轴向载荷为1 200 N时,带状钢板与外侧解剖型钢板及后方重建支撑钢板的轴向位移接近;随着载荷增大,三种固定方式下胫骨与螺钉所承受的应力值也随之增大,但各组总体位移与最大应力值均比较接近。[结论]利用有限元相关软件建立的胫骨平台后外侧骨折有限元模型及钢板内固定有限元模型能有效模拟骨折真实情况。使用带状钢板固定后外侧胫骨平台骨折能达到外侧解剖型钢板后方重建钢板固定的生物力学效果。     

防旋自锁钢板与动力髋螺钉治疗骨质疏松股骨转子间骨折的临床研究

目的 比较采用防旋自锁钢板、动力髋螺钉(DHS)治疗骨质疏松患者股骨转子间骨折的术中情况、术后并发症及疗效。方法 2012年2月至2013年3月,分别采用防旋自锁钢板(22例)、DHS(36例)治疗,并随访老年股骨转子间骨折患者58例。比较两组患者手术情况、术后并发症及功能恢复情况。结果 防旋自锁钢板组手术时间稍长,两治疗组手术时间比较无统计学差异(P>0.05);防旋自锁钢板组术中出血量略多于DHS组,两治疗组出血量比较无统计学差异(P>0.05);DHS组发生术后髋内翻、肢体短缩及并发症总数多于防旋自锁钢板(P<0.05)。DHS组、防旋自锁钢板组优良率分别为82.14%、95.00%,两组间疗效有统计学差异(P<0.05)。结论 两种方法治疗老年骨质疏松患者股骨转子间骨折术中情况无差别;防旋自锁钢板术后并发症少、优良率高。     

加长型PFNA内固定治疗股骨反粗隆间骨折的三维有限元研究

目的采用三维有限元方法分析加长型股骨近端防旋髓内钉(PFNA)内固定股骨反粗隆间骨折的生物力学特点,为股骨反粗隆间骨折的临床治疗提供理论依据。方法选取1名健康男性志愿者,进行股骨全长螺旋CT扫描,获取DICOM格式数据,用Mimics软件建立正常股骨模型,Creo Parametric软件建立加长型PFNA模型,再使用Geomagic Studio及3-matic软件生成加长型PFNA内固定股骨反粗隆间骨折有限元模型,最后利用ANSYS软件模拟计算各模型的应力及位移分布,进而分析加长型PFNA内固定股骨反粗隆间骨折的生物力学特点。结果加长型PFNA内固定股骨反粗隆间骨折模型应力分布与正常股骨模型接近,股骨两端应力相对较大,中段应力较小,骨折线两端应力分布均匀,以内侧骨皮质处应力最高。加长型PFNA模型应力主要集中于螺旋刀片、主钉近端及二者交界处,且主钉以远应力主要集中于内侧区域。加长型PFNA模型主钉位移在中段处最大,并向两侧递减,螺旋刀片以头部位移最大。结论加长型PFNA内固定股骨反粗隆间骨折的力学特点与正常股骨应力分布一致,内固定物可有效传导应力,符合股骨生物力学特点。     

动力髋螺钉与经皮加压钢板固定股骨转子间骨折的三维有限元分析

[目的]通过三维有限元法对DHS及PCCP固定股骨转子间骨折的生物力学稳定性进行对比,为临床应用提供理论依据.[方法]建立Evans-JensenⅡ型骨折内固定三维有限元模型,研究不同内固定的yon Mises应力分布、股骨近端的von Mises应力分布及骨折面接触压力,分析骨折固定后生物力学稳定性.[结果]PCCP固定模型内固定的von Mises的总体应力较均匀,最大应力较小;股骨近端的von Mises的总体应力较均匀,未见明显应力集中现象;骨折面接触压力的总体应力较高,分布均匀.[结论] PCCP固定Evans-JensenⅡ型转子间骨折的生物力学稳定性较DHS更具优势.     

髋臼后壁骨折3种内固定方式的有限元分析

目的通过有限元分析比较3种内固定方式治疗髋臼后壁骨折的生物力学性能,评估不同内固定方式的稳定性。方法建立包括骨盆主要韧带及股骨上1/3的骨盆三维有限元模型,模拟骨折面积50%的髋臼后壁骨折,髋臼后壁骨折采用后柱钢板+空心钉(空心钉组)、后柱钢板+弹簧板(弹簧板组)、后柱钢板+弹簧板+空心钉(弹簧板+空心钉组)内固定,统一用后柱钢板压住骨折块。加载不同负荷模拟站立、前屈、侧弯三种运动状态,比较分析3组骨盆各部件与内固定物的应力分布及垂直位移。结果骨盆模型生物力学传递途径与既往研究高度一致,表明模型的可靠性与内固定治疗的有效性。相同载荷下空心钉组骨盆和内固定物的应力最大。空心钉组骨折区域的最大应力、垂直位移、内固定物与骨折区域应力差值均大于弹簧板组与弹簧板+空心钉组,而弹簧板+空心钉组最小。结论上述3种内固定方式治疗髋臼后壁骨折均能取得良好的生物力学稳定性,但后柱钢板+弹簧板+空心钉内固定能改善整体的应力分布,降低再骨折和内固定断裂的风险,同时能促进骨折愈合,表现出更好的生物力学相容性。     

DHS与PFNA内固定Evans-Jensen Ⅱb型股骨粗隆间骨折的有限元研究

目的通过有限元方法对DHS及PFNA固定Evans-Jensen Ⅱb型股骨粗隆间骨折模型进行生物力学比较,判断何种技术更加具有优势。方法模拟临床常见的Evans-Jensen Ⅱb型股骨粗隆间骨折内固定建立有限元模型,模拟负重时股骨近端的力学状况进行有限元分析。结果PFNA固定时,股骨粗隆区应力、内固定上的应力都较DHS固定时有明显减小,各向位移量也相应减小。结论PFNA系统固定Evans-Jensen Ⅱb型股骨粗隆间骨折比DHS系统具有明显优势,伴有较大范围股骨小粗隆骨折的股骨粗隆间骨折采用PFNA系统内固定更加可靠。     

DHS与PFNA内固定Evans-JenscnⅡb型股骨粗隆间骨折的有限元研究

目的 通过有限元方法对DHS及PFNA固定Evans-Jensen IIb型股骨粗隆间骨折模型进行生物力学比较,判断何种技术更加具有优势.方法 模拟临床常见的Evans-Jensen IIb型股骨粗隆间骨折内固定建立有限元模型,模拟负重时股骨近端的力学状况进行有限元分析.结果 PFNA固定时,股骨粗隆区应力、内固定上的应力都较DHS固定时有明显减小,各向位移量也相应减小.结论 PFNA系统固定Evans-Jensen IIb型股骨粗隆间骨折比DHS系统具有明显优势,伴有较大范围股骨小粗隆骨折的股骨粗隆间骨折采用PFNA系统内固定更加可靠.     

外侧钢板联合后外侧螺钉踝关节融合的三维有限元分析

目的采用三维有限元技术分析外侧钢板联合后外侧螺钉踝关节融合模型的位移及应力变化。方法采集1名正常成人踝关节CT扫描数据,经三维有限元软件处理,建立单纯外侧钢板踝关节融合模型(A型)及外侧钢板联合后外侧螺钉踝关节融合模型(B型),比较2种融合模型的位移及应力变化。结果 B型在内旋、外旋、背屈时对抗应力的最大位移均小于A型,而中立位时二者无明显差异。B型在内旋、外旋、背屈状态下对抗应力时钢板、螺钉及骨质的应力峰值较A型明显降低,在中立时二者无明显差异。2种模型的应力云图(螺钉、钢板及骨质)未见明显差异。结论外侧钢板联合后外侧螺钉固定增强了踝关节融合术固定的稳定性及有效性。     

两种方法治疗股骨转子间骨折的生物力学比较

目的对动力髋螺钉(Dynamic Hip Screw,DHS)和DHS+防旋钉治疗股骨转子间骨折进行生物力学研究,以探讨防旋钉的意义。方法选用配对尸体股骨上段5对,将标本制成A1型骨折,分别用DHS和DHS+防旋钉固定后,用生物力学试验机和扭转机给于纵向载荷和扭转载荷,记录位移和扭转度数。结果防旋钉能显著增加DHS的防旋性能(P0.001),压缩刚度无显著增加。结论在股骨转子间骨折DHS内固定中加1枚防旋钉能明显增加旋转稳定性。     

锁定与非锁定钢板固定治疗正常与骨质疏松桡骨远端骨折有限元模型的生物力学分析

目的本研究旨在应用三维有限元模型分析非锁定钢板与锁定钢板固定正常及骨质疏松桡骨远端骨折的生物力学特点。方法招募一名青年健康志愿者, 对其前臂进行快速薄层CT扫描, 利用Mimics 20.0软件将二维影像数据创建桡骨的三维数据, 导入UG10.0软件, 创建桡骨远端骨折, 并根据实际钢板数据设计桡骨远端掌侧钢板与螺钉模型。最后将模型导入Abaqus软件中加载负荷, 设置边界条件, 划分网格, 分析非锁定钢板与锁定钢板固定桡骨远端骨折的生物力学特点, 统计应力、位移等数据。结果对于钢板固定桡骨远端模型, 其应力主要集中分布在骨折断端的钢板部位。锁定钢板固定正常人体桡骨远端骨折模型的最大应力值为198 MPa, 最大位移值为1.157 mm;非锁定钢板固定正常人体桡骨远端骨折模型的最大应力值为229.5 MPa, 最大位移为1.394 mm;锁定钢板固定骨质疏松人体桡骨远端骨折模型的最大应力值为181.4 MPa, 最大位移为1.814 mm;非锁定钢板固定桡骨远端骨折模型的最大应力值为244.1 MPa, 最大位移为2.178 mm。结论相比非锁定钢板, 锁定钢板固定骨质疏松模型与骨质正...     

带锁髓内钉与锁定加压钢板固定治疗胫骨中段骨缺损的有限元分析

目的对带锁髓内钉与锁定加压钢板固定治疗胫骨中段骨缺损的等效应力和应变数据进行有限元分析,为临床治疗方案的选择提供仿真力学依据。方法基于双下肢薄层CT扫描图像建立胫腓骨三维解剖模型,应用UG NX软件设计带锁髓内钉和锁定加压钢板三维模型,在此基础上利用Mimics软件和Geomagic Studio逆向工程软件分别建立内固定物修复胫骨中段骨缺损的三维计算机模型和实体模型,并将实体模型导入ANSYS WORKBENCH有限元分析软件进行仿真力学分析,记录两种内固定物在700 N轴向载荷下的等效应力和等效应变分布情况。结果锁定加压钢板等效应力分布主要集中在钢板中下段的后侧缘,远端螺钉与钢板钉孔之间接触的应力值最大(24.377 MPa);带锁髓内钉主要集中在髓内钉中段、下端的背面,骨缺损修复体的髓内钉应力较大,远端第一颗锁钉与髓内钉钉孔接触的应力值最大(18.706 MPa)。锁定钢板的等效应变分布主要集中在钢板中下段的后侧缘;带锁髓内钉则主要集中在髓内钉的中段、下端的背面,骨缺损范围的髓内钉应变值较大,但分布均匀。结论与锁定加压钢板比较,带锁髓内钉应力分布更加均匀,最大等效应力更小,是胫骨中段骨缺损内固定治疗的较好选择。     

距骨颈骨折螺钉固定的三维有限元分析

目的 通过三维有限元法对距骨颈骨折不同螺钉内固定方式进行对比评价,比较不同内固定方式生物力学稳定性,为临床应用提供理论依据.方法 利用CT扫描数据,根据距骨颈骨折不同的内固定方式,建立距骨颈骨折内固定三维有限元模型,研究不同内固定von Mises应力分布和骨折面接触压力及张开位移,分析骨折固定后生物力学稳定性.结果 获得距骨颈骨折不同内固定固定有限元模型,静止站立和踝关节背伸时,不同内固定生物力学稳定性不同,双螺钉由前向后固定螺钉的应力及骨折面张开位移较小,骨折面压力较大.结论 利用双螺钉由前向后固定距骨颈骨折,可以取得较好的生物力学稳定性.     

利用有限元探究内固定治疗股骨颈骨折的生物力学研究

目的:利用有限元分析研究不同内固定治疗Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折的生物力学特点。方法:选取1名健康受试者的股骨CT数据进行三维重建,骨折造模,装配动力髋螺钉、锁定加压钢板、三枚空心钉、四枚空心钉和髓内钉,建立有限元模型,在股骨头顶端轴向加载1400 N应力。研究不同内固定的应力分布和位移分布、股骨的应力分布和位移分布,并比较内固定和股骨模型的应力峰值和位移峰值。结果:股骨和内固定应力较大区域均分布于股骨颈及股骨干部位,且在骨折线附近均出现应力增大的现象;内固定位移分布主要集中于股骨头内螺钉尖端位置,股骨位移集中于股骨头顶端,应力加载位置。四枚空心钉的应力最小,峰值为135.3 MPa;锁定加压钢板的应力最大,峰值为405.9 MPa,但锁定加压钢板的位移12.3 mm为最小峰值;三枚空心钉的位移18.8 mm为最大峰值;三枚空心钉固定时,股骨受力最小,应力峰值为36.8 MPa,但股骨位移最大,峰值为19.3 mm;锁定加压钢板固定时,股骨受力104.6 MPa为最大应力峰值而位移12.6mm为最小位移峰值。结论:锁定加压钢板在固定股骨颈骨折时稳定性最高,但股骨和内固定承受更大的压力和剪切力;动力髋螺钉固定短期内促进骨折愈合较有优势,但长期固定时髓内钉固定更佳。     

三枚交叉桥架埋头钉与锁定接骨板固定Mason Ⅲ型桡骨头骨折稳定性的有限元分析

目的:利用有限元方法比较3枚交叉桥架埋头钉和锁定接骨板(锁定钢板)固定MasonⅢ型桡骨头骨折的生物力学稳定性。方法:利用逆向建模技术,将1例25岁健康男性青年桡骨CT数据及内固定数据导入相关软件,分别建立MasonⅢ型桡骨头骨折的3枚交叉桥架构型埋头钉与锁定钢板的三维有限元模型,对桡骨头进行100 N轴向加载,比较两组模型最大位移、内固定上最大Von Mises 应力及应力分布等指标。结果:3枚交叉桥架埋头钉组和锁定钢板组最大位移分别为0.069 mm和0.087 mm,内固定上Von Mises 应力峰值分别为18.59 MPa和31.85 MPa,3枚交叉桥架埋头钉组应力分布更加均匀。结论:两种内固定方式均能提供良好的固定强度,3枚交叉桥架埋头钉较锁定钢板固定方式更具稳定性,应力分布更均匀。     

股骨远端骨折3种内固定方法的生物力学研究比较

目的:对股骨远端骨折三种内固定方法进行定量生物力学比较,为临床选择有效的内固定方法提供理论依据。方法:取12具新鲜尸体股骨标本,制成股骨髁间骨折模型(AO分类的C1型),采用股骨交锁髓内钉(A)、"L"形髁钢板(B)、加压钢板(C)3种内固定方法,观察股骨髁上应变、位移、刚度、强度,对股骨远端3种内固定方法进行生物力学分析,并以有限元理论分析论证它的结果。结果:试验发现在受同等载荷条件下,髁上交锁髓内钉固定强度、刚度最佳,而采用"L"形髁钢板和加压钢板固定股骨髁强度、刚度较差。3组应力和髁间位移均有显著差异性(P0.05)。结论:采用股骨髁上交锁髓内钉固定方法优于其他内固定方法,具有操作简单、锁钉定位准确、固定牢靠等优点,是治疗股骨远端骨折较好的内固定方法。     

股骨干骨折髓内钉固定后抗扭转特性的三维有限元分析

目的采用三维有限元法比较交锁髓内钉和旋转臂自锁式髓内钉固定股骨干骨折的抗扭转生物力学特性。方法对两种固定方式的有限元模型进行模拟扭转加载,了解各模型中骨与钉的应力分布和应变特点,并对结果加以分析。结果两种模型主钉的最大扭转角在0-30Nm扭矩下呈线性分布,但旋转臂自锁髓内钉的扭转角大于交锁髓内钉。结论旋转臂自锁式髓内钉的抗扭转性能弱于交锁髓内钉,但能满足临床内固定的需要。     

Lisfranc韧带损伤钉板固定与实心螺钉固定的三维有限元分析

目的建立Lisfranc韧带损伤三维有限元模型, 比较钉板内固定与实心螺钉固定后的生物力学稳定性。方法采集正常人体足部的CT断层扫描数据, 重建足部几何形态, 截断Lisfranc韧带、第1、2跖骨跖跗韧带, 模拟单纯韧带断裂的Lisfranc损伤。应用Abaqus6.14软件分别在钉板固定模型(共2块锁定钢板+8颗锁定螺钉+1枚实心螺钉)及螺钉固定模型(3枚实心螺钉)上加载载荷后进行有限元分析, 比较两种模型整体的应力应变情况、足骨的应力分布和位移以及内固定系统自身的应力分布。结果在相同载荷下, 钉板固定模型整体的应力分布集中在钉板系统上, 螺钉固定时内固定应力同样明显高于骨质;两种固定下整个足部模型的形变均为足弓下榻, 内侧柱明显。钉板固定模型内中柱的钉孔应力最大为39.91 MPa, 小于螺钉固定模型的53.13 MPa。钉板固定模型内侧楔骨与第1跖骨相对位移为8.515×10-1 mm, 大于螺钉固定模型的3.893×10-1 mm。二者内固定自身均有应力集中现象, 钉板固定应力集中于固定第1跖跗关节的钢板中段偏腓侧, 两端应力分布较小, 螺钉固定应力峰值位于固定第1跖跗关节的...