弹性模量及有限元分析在股骨颈骨折中的应用研究

目的探讨股骨颈骨折时一种骨折断端间剪力最小、加压力最大的理论最佳固定方法。方法首先建立人体股骨三维有限元模型并进行验证和分析；在股骨三维有限元模型的基础上加入弹性模量再建立股骨颈骨折模型及多种方法固定的有限元分析；最后对股骨颈骨折的多种固定方法进行生物力学实验研究。结果股骨的三维有限模型计算机理论应变和测定应变比较结果认为，二者趋势基本一致，模型的建立和实际情况十分接近，股骨颈处的压力骨小梁和股骨距是重要的承载结构；载荷的传导主要通过压力骨小梁和股骨距由股骨颈区传至股骨干的中下1／3处；股骨颈骨折时固定角度趋势为越低越好，2钉固定时竖放较斜放和横放好；3钉固定时为倒三角形最好；生物力学实验与有限元分析基本相符。结论三维有限元方法用于研究不规则物体是一种有效、准确的数值方法；股骨颈骨折采用的固定方法从生物力学角度讲应该采用低角度的倒三角形的三钉固定法。     

不对称性Hangman骨折发生机制的有限元模型研究

目的 建立精细枢椎三维有限元模型,探讨不同约束条件下枢椎损伤机制和骨折类型. 方法 采集一名正常成年男性颈椎薄层CT数据集,在微机上基于CT数据利用Mimics10.01软件重建枢椎皮质骨和松质骨三维模型,再导入Ansys5.7有限元分析软件对模型赋予材料物理属性,模拟枢椎伤前不同位置下的受力条件.在齿突寰齿关节面上施加前后方向载荷,分析枢椎在三种不同约束条件下的应力、应变分布,及相对应条件下枢椎可能发生骨折的类型. 结果 当枢椎遭受前后方向剪切暴力:①双侧椎小关节约束模拟伤前枢椎于中立位,应力集中区对称位于枢椎关节突间部;②单侧椎小关节约束模拟伤前枢椎侧屈状态,最大应力集中位于约束侧关节突间部,高应力集中带经过椎体后角延伸进入椎体,对侧椎板与下关节突交界移行部位也出现应力集中;③椎体下方以及双侧小关节面约束模拟以往生物力学实验枢椎下方完全固定状态,高应力集中带位于齿状突与枢椎结合部位. 结论 伤前颈椎侧屈状态可能是导致不对称性Hangman骨折的一个非常重要因素;枢椎骨折的生物力学研究实验中,除加载暴力的方向外,标本不同约束固定方式直接影响枢椎骨折类型的复制.     

齿状突Ⅱ型骨折三维有限元模型的建立

目的 建立具有详细解剖结构的上颈椎齿状突Ⅱ型骨折(C0-3)三维非线性有限元模型.方法 将CT体层扫描图像导入Mimics软件进行上颈椎三维模型重建,横行去除齿状突基底部骨质,模拟齿状突Ⅱ型骨折.导入有限元软件Ansys 9.0进行分析计算.模型中韧带以非线性的弹性元素建模,分为弹性区和中性区,分别定义元素性质,韧带的起止点及横截面积根据文献确定.在枕骨底施加40N的预载荷和1.5 Nm的力矩使其产生前屈、后伸、旋转、侧屈运动,将模型的活动度(ROM)与齿状突Ⅱ型骨折的体外实验结果对比进行验证.结果 模型有229 047个节点和152 475个单元,寰枢节段运动范围:屈伸38.3度,侧屈20.4度,旋转74.2度,与体外实验结果相符合.结论 建立的上颈椎齿状突Ⅱ型模型具有较高的真实性,可以用于生物力学分析实验.     

InterTan钉板系统与空心钉固定Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折的有限元分析

目的 用有限元分析的方法研究InterTan钉板系统与3枚互相平行的空心钉固定PauwelsⅢ型股骨颈骨折的生物力学特点. 方法选取1名男性健康志愿者,28岁,体质量为75 kg,通过16排螺旋CT扫描,取右侧近端股骨数据作为样本.通过逆向工程软件分别重建PauwelsⅢ型股骨颈骨折三维可视化模型、InterTan钉板系统固定模型及3枚互相平行空心钉固定模型,并于Ansys软件中建立2种内固定模型的三维有限元模型,予以轴向700 N应力,研究不同内固定的von Mises应力分布和位移分布、股骨的yon Mises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 内固定物的应力主要集中于骨折线附近,其中InterTan钉板系统钉板系统固定模型的应力峰值(65.7 MPa)低于空心钉固定模型(116.4 MPa)；骨端的应力分布集中于股骨近端内侧,InterTan钉板系统固定模型的应力峰值(13.2 MPa)小于空心钉固定模型(27.6 MPa).lnterTan钉板系统固定模型中,内固定物位移方向为垂直向下,内固定物和骨端的位移峰值分别为0.84和0.76 mm;空心钉固定模型中,位移方向沿着股骨颈方向,内固定物和骨端的位移峰值分别为1.49和1.61 mm. 结论 使用InterTan钉板系统固定PauwelsⅢ型股骨颈骨折时,应力分布均匀,固定稳定性优于3枚互相平行空心钉固定.InterTan钉板系统固定时,位移方向垂直向下,髋内翻是需要预防的并发症；后者位移方向沿着股骨颈向外侧,股骨颈短缩为需要预防的并发症.     

加压空心钉不同部位治疗股骨颈骨折的生物力学研究

目的通过对加压空心钉内固定不同部位的生物力学研究,得出各种相关的生物力学数据,以得出更加稳定的内固定植入方法,在生物力学方面为临床治疗提供理论依据。方法将股骨模型按人体股骨颈骨折时常见的pauwels70°角用电锯截断,模拟常见的内收型股骨颈基底骨折,分别按正三角（向前分散排列、向前平行排列）,倒三角（向前分散排列、向前平行排列）不同的固定结构做成股骨颈骨折复位固定模型,在微机控制电子万能试验机上施加一定载荷,测出模型在水平和垂直方向的位移,同时在股骨颈内外侧贴应变片,在应变力综合测试仪上测出内、外侧的应变,根据公式计算出断面张开角。结果3枚空心加压螺钉采用上2枚,下1枚的向前分散倒三角形结构时,无论在载荷下水平位移、垂直位移、内外侧应力及断面张开角,还是在股骨颈骨折牢固固定方面,生物力学相关数据均显示最好。结论3枚加压空心钉呈倒三角向前分散结构的内固定方式最稳定。     

股骨颈骨折愈合后钉道植骨的生物力学意义

目的 探讨股骨颈骨折愈合后取出空心加压螺钉遗留钉道不植骨、植骨及正常的股骨头颈部的生物力学特性,为临床提供实验依据.方法 收集9付股骨标本测量不同载荷下三组股骨头颈的位移变化,对其结果 进行统计学分析.并对股骨头颈只维有限元模型进行测试,得出股骨头颈部的力学特性.结果 不植骨组与正常组、植骨组的股骨头颈部载荷一位移均值...     

股骨生物力学特性的有限元分析

目的对股骨的生物力学特性进行研究以指导临床工作。方法根据股骨的螺旋CT片,采用计算机辅助技术建立股骨的三维有限元模型,通过分别对模型施加350、700、1400和2100N的垂直载荷及行走载荷,观察股骨的应力分布,并对结果做出分析。结果在各种载荷下,股骨颈和股骨干各有一个应力集中部位。股骨颈的应力集中部位在小转子上方、稍偏股骨颈后方处,应力值分别为6.3、12.6、25.1、37.7和20.8MPa;而股骨干以其内侧中下1/3交界处的应力最大,应力值分别为7.3、14.5、29.0、43.5和31.3MPa。结论股骨颈处的压力骨小梁和股骨距是主要的承重结构,内固定的放置应与压力骨小梁的方向一致,并紧贴股骨距;股骨干应力骨折好发于其中下1/3交界处,与此处应力集中有关。     

不同内固定方式固定Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折模型的有限元分析

[目的]Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折,骨折线相对垂直,骨不连发生率高,本研究即骨折以有限元分析的方法分析5种内固定方式固定Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折的生物力学特点,从而为此类骨折治疗理念提供参考。[方法]根据Pauwels Ⅲ型骨折类型建立股骨颈骨折有限元模型,同时建立5种内固定模型,分别为:a:2枚拉力螺钉模型;b:3枚"倒品字"形排列拉力螺钉模型;c:3枚"倒品字"型排列全螺纹空心螺钉;d:股骨颈锁定钢板的内固定模型;e:InterTan钉板系统固定模型。并于Ansys软件中建立5种内固定的三维有限元模型,研究不同内固定的von Mises应力分布及位移分布、股骨的von Mises应力分布及位移分布,并比较股骨及内固定模型应力峰值、位移峰值,分析骨折固定后生物力学稳定性。[结果]骨折端应力峰值大小分别为:a:10.58 MPa;b:12.51 MPa;c:17.13 MPa:d:5.14 MPa;e:1.62 MPa。内固定的应力峰值分别为a:210.91 MPa;b:116.49 MPa;c:62.56MPa:d:142.49 MPa;e:65.72 MPa。所有模型的位移均集中于股骨头处,其峰值为:a:1.17 mm;b:1.11 mm;c:0.72 mm;d:0.99 mm;e:0.76 mm。[结论]钉板系统对骨折端的力学稳定性维持优于螺钉系统,且能有效预防股骨颈短缩,为Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折推荐的内固定方式。     

静态三维钉板系统在股骨颈骨折的生物力学研究

[目的]研制静态三维钉板系统（STDSP），为临床提供一种具有更好抗压和抗扭性能，并可为后部粉碎的股骨颈骨折重建后部支撑的新型内固定器械。[方法]设计STDSP。骨折模型组以STDSP或TCS固定，进行破坏性抗扭和抗压实验；完整骨组以同前固定后再取出，行破坏性抗压实验。[结果]（1）抗扭实验：扭转相同角度所需的扭矩和股骨颈前部骨折线张开相同程度时所需的扭距，STDSP组均大于TCS组（P〈0．05）；（2）抗压实验：股骨头下沉相同位移时所需的载荷和极限载荷，STDSP组均大于TCS组（P〈0．05）。相同载荷时的股骨颈上部骨折线的张开位移，STDSP组小于TCS组（P〈0．05）；（3）愈合模型抗压实验：STDSP组的抗压极限载荷大于TCS组（P〈0．05）。[结论]（1）静态三维钉板系统（STDSP）的轴向抗压与抗扭能力以及内固定拆除后骨强度的保留能力，均优于3根松质骨螺钉；（2）初步认为STDSP是一种具有较好生物力学性能的股骨颈骨折内固定器械。     

齿突下软骨基质融合部对枢椎骨折类型影响的有限元分析

目的 建立并验证精细枢椎三维有限元模型,应用该模型探讨在前、后不同载荷条件下枢椎齿突下软骨基质融合部骨质不同发育程度对枢椎骨折类型的影响.方法 基于正常成人颈椎CT图像建立枢椎精细三维有限元模型.模拟体外生物力学实验验证模型.模型经验证后对齿突施加不同角度载荷,通过降低枢椎软骨基质融合部位松质骨的弹性模量以模拟该部位松质骨发育不同程度,分析枢椎在2种不同约束条件下的应力、应变分布情况,并探讨可能发生的相应骨折类型.结果 模型验证结果与体外生物力学实验结果基本一致.边界约束模式1下齿突前部垂直和水平方向不同角度加载模型预测结果与屈曲位水平角度载荷下预测应力分布图显示,应力集中区域随加载角度变化而发生转变,骨折类型可由Ⅲ型转变为Ⅱ型齿突骨折.边界约束模式2下受不同水平载荷角度加载后,模型预测骨折类型可由对称性Hangman骨折向不对称性Hangman骨折的转变.垂直方向上不同角度载荷下,预测骨折类型可由对称性Hangman骨折向Ⅱ型齿突骨折转变.齿突下软骨基质融合部位松质骨的发育程度不改变枢椎在垂直、水平、屈曲位不同角度受力下的应力集中带分布情况,皮质骨承受主要应力.结论 枢椎骨折的发生类型除了与所遭受暴力的方向、大小有关外,同时还与受伤瞬间寰枢椎相对应的位置情况和枢椎齿突的解剖差异有关.体外对枢椎骨折的生物力学研究实验中,除了加载暴力的方向外,尸体标本的固定与加载方式直接影响枢椎骨折类型的复制.齿突下软骨基质融合部对枢椎骨折类型无明显影响.     

Management of hip fractures in the elderly

A fracture of the proximal femur (or hip fracture) is a devastating injury to an elderly patient. Nearly all patients require surgery as part of their treatment but their care necessitates complex multidisciplinary involvement. In the last few years there have been a number of initiatives to help improve care for this challenging patient group, as well as establishment of National Hip Fracture Databases, to allow us to audit the care provided. With this focus we have seen both mortality and length of stay decrease. The aim of this article is to summarize the current recommendations for patients who suffer a hip fracture.     

Research Update on Stress Riser Fractures

Stress fractures are fatigue-induced fractures which are caused by repetitive force, often from overuse. They are well-established and frequently encountered in the field of orthopedics. Stress fractures occur in the bone because of low-bone strength and high chronic mechanical stress placed on the bone. Stress riser fractures are also stress fractures that occur because of the presence of cortical defects (holes), changes in stiffness, sharp corners, and cracks (fracture lines). Periprosthetic or peri-implant fractures are good examples of stress riser fractures that occur in regions where stress forces are higher than those in the surrounding material. Most stress riser fractures are related to technical errors (iatrogenic causes) and are difficult to manage. It is possible and more effective to prevent the creation of stress riser fractures through better surgical techniques. The proper terminology for stress fractures, stress riser fractures, periprosthetic fractures, peri-implant fractures, interprosthetic fractures, and interimplant fractures is discussed. This review of the current state of knowledge, diagnosis, treatment, and prevention of stress riser fractures is based on clinical evidence and recent literature.     

Management of hip fractures in the elderly

A fracture of the proximal femur (or hip fracture) is a devastating injury to an elderly patient. Nearly all patients require surgery as part of their treatment but their care necessitates complex multidisciplinary involvement. In the last ten years there have been a number of initiatives to help improve care for this challenging patient group, as well as establishment of The National Hip Fracture Database, to allow us to audit the care provided. With this focus, we have seen both mortality and length of stay decrease. The aim of this article is to summarize the current recommendations for patients who suffer a hip fracture.     

Decision-making in burst fractures of the thoracolumbar and lumbar spine

The most common site of injury to the spine is the thoracolumbar junction which is the mechanical transition junction between the rigid thoracic and the more flexible lumbar spine. The lumbar spine is another site which is more prone to injury. Absence of stabilizing articulations with the ribs, lordotic posture and more sagitally oriented facet joints are the most obvious explanations. Burst fractures of the spine account for 14% of all spinal injuries. Though common, thoracolumbar and lumbar burst fractures present a number of important treatment challenges. There has been substantial controversy related to the indications for nonoperative or operative management of these fractures. Disagreement also exists regarding the choice of the surgical approach. A large number of thoracolumbar and lumbar fractures can be treated conservatively while some fractures require surgery. Selecting an appropriate surgical option requires an in-depth understanding of the different methods of decompression, stabilization and/or fusion. Anterior surgery has the advantage of the greatest degree of canal decompression and offers the benefit of limiting the number of motion segments fused. These advantages come at the added cost of increased time for the surgery and the related morbidity of the surgical approach. Posterior surgery enjoys the advantage of being more familiar to the operating surgeons and can be an effective approach. However, the limitations of this approach include inadequate decompression, recurrence of the deformity and implant failure. Though many of the principles are the same, the treatment of low lumbar burst fractures requires some additional consideration due to the difficulty of approaching this region anteriorly. Avoiding complications of these surgeries are another important aspect and can be achieved by following an algorithmic approach to patient assessment, proper radiological examination and precision in decision-making regarding management. A detailed understanding of the mechanism of injury and their unique biomechanical propensities following various forms of treatment can help the spinal surgeon manage such patients effectively and prevent devastating complications.     

Fracture of the talus

Summary A total of 218 talar injuries were studied with particular attention to the nature and extent of associated injuries. In 96 patients (44%) there was a fracture of one of the neighbouring bones, viz. 59 fractures of the ankle, 27 of the calcaneum, and 11 of the navicular. Talar injury, ankle fracture, and calcaneal fracture co-existed in 7 patients. Among the cases complicated by ankle fractures 15 were open (25%) and many affected the trochlea (37%). Thirty-six (61%) of the ankle fractures associated with talar injuries were of the supination type, 8 of the pronation type, 5 of the pronation-external rotation type, and 2 of the supination-external rotation type. Of the talar injuries occurring in a supinated foot about half were shearing fractures of the talar neck. Of the 27 calcaneal fractures 11 were compression fractures with depression of the joint surface, whereas the others were non-displaced shearing fractures or avulsion fractures. It is concluded that as a rule the talar injury is not isolated, but associated with a more extensive regional injury and that a supination force is the decisive factor causing a talar injury.

---

Résumé Les auteurs ont étudié 218 traumatismes de l'astragale en tenant particulièrement compte de la nature et de l'étendue des lésions associées. Chez 96 blessés (44%), il existait une fracture d'un os voisin, à savoir: 59 fractures du cou-de-pied, 27 du calcanéum et 11 du scaphoïde tarsien. Sept fois, la lésion astragalienne était associée à une fracture du cou-de-pied et du calcanéum. Parmi les cas compliqués de fractures bimalléolaires, 15 étaient ouverts (25%) et plusieurs (37%) siégeaient au niveau de la poulie astragalienne.Trente-six (61%) des lésions associées du cou-de-pied étaient des fractures par supination, 5 étaient des fractures par pronation et 2 par supination-rotation externe. La moitié environ des traumatismes astragaliens survenus sur un pied en supination étaient des fractures par cisaillement du col de l'astragale. Parmi les 27 fractures du calcanéum, 11 étaient des fractures par compression, avec enfoncement thalamique, tandis que les autres étaient des fractures sans déplacement, par cisaillement, ou des fractures par avulsion.Les auteurs concluent qu'en règle un traumatisme de l'astragale n'est pas isolé mais associé à des lésions régionales plus étendues et qu'une force s'exerçant en supination constitue le facteur déterminant des lésions traumatiques de l'astragale.

     

股骨近端骨折后对侧再次骨折

目的　阐述老年性股骨颈和股骨粗隆间骨折后再次对侧股骨近端骨折的发生率、相关因素和临床特征 ,提高对二次骨折的认识和防范。方法　对 1997年 1月～ 2 0 0 1年 10月手术治疗的 4 76例股骨颈骨折和股骨粗隆间骨折病例作回顾性分析 ,针对股骨近端骨折的骨折类型、再次对侧骨折的发生率、骨折时的年龄和性别分布、第一次骨折后再次发生对侧骨折的间隔时间、骨折时的合并症等内容进行研究和比较。结果　 4 76例股骨近端骨折中 ,2 6例为第二次发生的对侧骨折 ,老年性股骨颈和股骨粗隆间骨折后再次对侧股骨近端骨折的发生率为 5 5 % (2 6 / 4 76 )。股骨颈骨折后发生对侧的股骨近端骨折 ,6 8 8% (11/ 16 )的病例仍为股骨颈骨折 ;股骨粗隆间骨折后发生对侧的股骨近端骨折 ,90 0 % (9/ 10 )的病例仍然是股骨粗隆间骨折 ,第二次骨折类型往往同第一次相同。第二次骨折和第一次骨折的时间间隔平均为 2 7年 ,第 2～ 3年发生的占 4 2 3%。单侧和双侧骨折群的年龄和性别无明显差异。白内障、老年性痴呆、Parkinson病、脑血管障碍、脊髓灰质炎后遗症和慢性类风湿性关节炎等合并症的持有率双侧群明显高于单侧群。影响行走功能的合并疾病 ,是再次对侧股骨近端骨折的一个重要易患因素。结论　老年性股骨近端骨折后     

严重Pilon骨折的手术治疗

目的探讨严重Pilon骨折的不同手术方法、手术时机及治疗效果。方法对1999年5月至2006年6月间46例严重Pilon骨折分别采用有限内固定、有限内固定结合外支架固定及三叶草钢板内固定等方法进行手术治疗。按AO分类方式，所有患者均为C型，C1型10例，C2型22例，C3型14例。开放性骨折11例。闭合性骨折35例。结果所有患者术后均获得8～48个月的随访，平均20个月。踝关节功能按Mazur评价，优21例，良12例，可8例，差5例。主要并发症包括2例皮肤坏死，2例皮肤软组织感染，1例骨感染。5例钉道感染。结论 严重Pilon骨折根据不同的骨折类型、软组织损伤程度及医疗条件选择不同的手术方式和手术时机，均可取得良好的治疗效果。     

Unusual combined scaphoid and lunate fracture of the wrist: a case report

All perilunate fracture-dislocations combine ligament ruptures, bone avulsions, and fractures in a variety of clinical forms. The most frequent is the dorsal trans-scaphoid perilunate dislocation. In rare cases, however, these dislocations also have been associated with capitate fractures, triquetral fractures, or lunate fracture. We report a combined scaphoid and lunate fracture of the wrist that was not associated with perilunate dislocation.