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1.
内收型股骨颈骨折不同固定方式的生物力学分析 总被引:4,自引:0,他引:4
目的通过有限元法对内收型股骨颈骨折的不同内固定方法对比评价,寻找合理的固定方式,为临床应用提供理论依据.方法以内收型股骨颈骨折为研究对象建立模型,模拟单腿站立时的受载情况,在固定角度一定的情况下分别进行有限元计算.结果两钉竖放固定时的抗弯抗张能力和稳定性较好,但抗扭性较差,三钉固定时按倒△方式固定时的名指标均比较好,单钉固定时综合效果并不最差,而且临床操作简单,手术时间短.结论固定效果与螺钉的数量和组合方式有着直接的联系,根据病人的实际情况合理选择固定方式对于股骨颈骨折的愈合具有重要的作用. 相似文献
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股骨颈骨折内固定方式的有限元分析 总被引:7,自引:1,他引:7
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。 相似文献
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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... 相似文献
4.
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. 相似文献
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股骨颈骨折三种内固定针的生物力学比较研究 总被引:2,自引:0,他引:2
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)。 相似文献
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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... 相似文献
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股骨颈骨折不同角度固定的生物力学比较研究 总被引:2,自引:0,他引:2
本文通过测量20个股骨上段标本,X线片的压力骨小梁系统,按照其骨小梁系统采用低角度固定其股骨颈骨折标本,以临床常用角度固定的股骨颈骨折标本作为对照组,进行静力学测定。股骨上段骨小梁系统与股骨纵轴线所成角度均数为154.7±1.9度,骨小梁系统与股骨外侧骨皮质交点到大转子距离均数为7.3±1.0cm。低角度固定组承载力及最大承载力明显大于对照组(P<0.05),且有更小的旋转移位(P<0.05)。本研究将低角度固定概念量化,对股骨颈骨折内固定的使用有显著的临床指导意义。 相似文献
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股骨颈骨折不同直径加压螺纹钉固定的生物力学研究 总被引:1,自引:0,他引:1
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。 相似文献
9.
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. 相似文献
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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... 相似文献
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尹伟欧阳振周娟杨斌辉卫永鲲 《中国组织工程研究》2023,(22):3476-3480
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... 相似文献
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文题释义:有限元分析:是基于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法,通过计算机硬件及软件将载荷、形态、材料结构和力学性能较为复杂的整体划分为有限个简单的单元,进而充分反映整体内外部应力、应变、位移等力学参数的变化情况。通过将股骨近端及空心钉进行有限网格划分,施加载荷后可了解到股骨近端、空心钉每个网格的应力与应变情况。
创伤性股骨头坏死:各类因素引起股骨头血供下降或力学环境改变,导致股骨头内骨小梁坏死塌陷、髋关节疼痛及功能障碍的常见疾病。其中创伤性股骨头坏死与激素性股骨头坏死等不同,生物力学因素在其病情发生发展中发挥重要作用。骨小梁出现“损伤-微骨折-修复”交替反应,超过生理修复负荷,骨小梁修复重塑反应受阻,局部骨小梁走形杂乱无章,这是创伤性股骨头坏死重要的发病机制。
背景:空心螺钉固定为新鲜股骨颈骨折的首选治疗方法,但对于伴有骨缺损的患者,由于股骨近端力学传导及稳定性发生明显改变,易导致内固定物失效、骨折不愈合或延迟愈合等,因此生物力学研究具有重要的临床意义。
目的:利用有限元方法探究骨缺损后股骨近端的生物力学改变,比较不同构型空心螺钉固定内收型股骨颈骨折伴下后方不同程度骨缺损的生物力学效果。
方法:获取一名成年健康男性志愿者股骨近端CT扫描DICOM原始数据,利用MIMICS
10.01软件、Rhino3D NURBS软件制作内收型股骨颈骨折伴后下方不同程度骨缺损模型(无缺损模型、小缺损模型、中缺损模型与大缺损模型),在4组模型中各配置两种构型的空心螺钉(倒三角、正三角),装配完成后进行网格划分、材料属性赋值;通过ABAQUS
6.12软件建立股骨头中心和表面的耦合关系,对所有模型施加缓慢行走时的载荷和约束。
结果与结论:①无缺损模型的股骨颈内侧承受压应力,外侧承受张应力,股骨头应力分布较为均匀,随着股骨颈下后方缺损程度的增加,压力侧和张力侧空心螺钉、空心螺钉尾部及股骨头的应力峰值逐渐上升;②随着缺损程度的增加,空心螺钉压力侧应力峰值逐渐增加,在中、大缺损模型中,倒三角组高于正三角组(P < 0.05),在其余模型中两组之间无差异(P > 0.05);③随着缺损程度的增加,空心螺钉张力侧应力峰值逐渐增加,在无缺损与小缺损模型中,正三角组高于倒三角组(P < 0.05);在大缺损模型中,正三角组低于倒三角组(P < 0.05);在中缺损模型中两组无差异;④随着缺损程度的增加,股骨头应力峰值逐渐增加,3种模型中倒三角组与正三角组均无明显差异(P > 0.05);⑤随着缺损程度的增加,空心螺钉尾部应力峰值逐渐增加,在小、中、大缺损模型中,倒三角组高于正三角组(P < 0.05),在无缺损模型中两组无差异(P > 0.05);⑥结果表明,下后方不同程度骨缺损可显著影响股骨近端力学性能,对于无缺损或缺损程度较小的股骨颈骨折,空心螺钉倒三角构型的生物力学性能优于正三角构型,而对于缺损程度较大的股骨颈骨折,空心螺钉正三角构型的生物力学性能优于倒三角构型。
ORCID: 0000-0001-9190-2904(张成宝)
中国组织工程研究杂志出版内容重点:人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程 相似文献
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目的建立中空加压螺钉固定股骨颈骨折的三维有限元模型,研究3枚中空加压螺钉的受力情况及改良螺钉内固定治疗股骨颈骨折时能否提供所需的力学强度。方法三维有限元模型采取三钉倒三角并与股骨干成127°的内固定方式,并模拟单腿站立时的受载情况;在Pauwels角分别为50°、60°、70°、80°时,计算3枚螺钉在不同位置(下面螺钉为1号,前上螺钉为2号,后上螺钉为3号)所受应力;选择受力最大的螺钉开侧孔,研究孔径大小、开孔方向对螺钉固定股骨颈骨折模型的影响。结果随着Pauwels角度的增加,每个中空加压螺钉上的应力增大;Pauwels角为80°时各个中空加压螺钉的应力达到最大值,1、2、3号螺钉所受应力分别为304、515、和154 MPa;当受力最大的2号螺钉开孔直径为1 mm,开孔方向避开150°~195°时,3枚螺钉所受应力均在安全范围内。结论从力学角度看,3枚螺钉受到不同应力,开侧孔设计的中空加压螺钉具有良好的生物力学性能,治疗股骨颈骨折手术安全可靠,而且可以通过中空和侧孔管道向骨折端注入药物,为促进股骨颈骨折愈合创造有利条件。 相似文献
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文题释义:股骨颈骨折复位内固定:股骨颈骨折是临床最为常见的一种骨折类型,约占全部髋部骨折的50%。空心钉内固定依然是临床上治疗股骨颈骨折最常用的方式,且取得了较满意的临床疗效,术后股骨头坏死和骨折不愈合的发生率呈明显下降趋势。
股骨颈短缩:空心钉内固定治疗后,部分患者术后可能出现股骨颈短缩的现象,甚至造成患者术后髋关节功能障碍的发生。
背景:空心钉内固定目前是临床上治疗股骨颈骨折最常用的方式,但部分患者术后可能出现股骨颈短缩的现象,甚至造成患者术后髋关节功能障碍的发生。
目的:探讨股骨颈骨折复位内固定后股骨颈短缩的发生率、临床特点、预后转归及相关影响因素。
方法:回顾性收集2012年1月至2017年3月成都地区3家骨科医院采用空心钉内固定治疗并获得完整术后随访信息的111例股骨颈骨折患者作为研究对象,所有患者对治疗方案均知情同意,且得到医院伦理委员会批准。以术后股骨颈短缩作为预后观察指标,记录患者股骨颈短缩的发生率、发生时间及主要临床特点;采用单因素卡方检验分析性别、年龄、Garden分型、Garden指数、骨密度T值、Singh指数、受伤至手术时间、负重时间等因素与术后股骨颈短缩的相关关系,再将有统计学意义的因素纳入多因素Logistic回归模型分析。
结果与结论:①股骨颈短缩发生率为48.6%(54/111),其中股骨颈短缩10-19 mm的发生率为31.5%(35/111)、股骨颈短缩≥20 mm的发生率为5.4%(6/111);②股骨颈短缩的发生时间主要集中在术后6个月内,占76%;③股骨颈短缩的临床症状主要包括下地负重时疼痛、髋关节活动受限和跛行,股骨颈短缩的临床表现分析结果显示,颈短缩组以中度疼痛为主(67%),无短缩组以无疼痛/轻度疼痛为主(86%);颈短缩组髋关节活动受限的发生率高于无短缩组(68% vs. 21%),颈短缩组患者跛行的发生率高于无短缩组(61% vs. 18%),差异均有显著性意义(P均< 0.05);④单因素及多因素Logistic回归模型分析表明,骨折Garden分型为Ⅲ,Ⅳ型、Garden指数为Ⅲ,Ⅳ级、骨密度T值≤-2.5、负重时间≤2个月是股骨颈骨折复位内固定后发生股骨颈短缩的独立危险因素,说明股骨颈骨折空心钉内固定后存在很高的股骨颈短缩发生风险,而发生时间主要集中术后6个月内。
ORCID: 0000-0002-4430-4394(牟帅)
中国组织工程研究杂志出版内容重点:人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程 相似文献
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目的 采用有限元分析法比较股骨颈内固定系统(FNS)和空心螺钉作为治疗股骨头坏死的旋转截骨术中内固定装置的生物力学特性。方法 采用虚拟有限元建立中日友好医院分型L2型股骨头坏死模型,模拟前旋90°和后旋180°的旋转截骨术,分别模拟植入FNS(FNS组)及空心螺钉(空心螺钉组),分析股骨近端截骨块、内固定装置、坏死区的应力分布及位移和股骨的位移。结果 前旋90°和后旋180°模型中,FNS组股骨近端截骨块、坏死区的应力和股骨近端截骨块、内固定装置、坏死区、股骨的位移均小于空心螺钉组。FNS组股骨近端截骨块和坏死区的应力峰值比空心螺钉组减少明显,近端截骨块应力峰值减小47.45%和13.64%,坏死区应力峰值减少44.96%和35.52%。结论 与空心螺钉相比,无论截骨后向前旋90°还是向后旋180°,FNS提供了更好的生物力学稳定性。 相似文献
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文题释义:
股骨颈骨折最佳治疗方案:目前仍然存在争议,治疗方法众多,包括股骨颈加压螺钉经2枚或3枚平行螺钉固定或者关节置换,或者在少数情况下采用非手术治疗。但目前在临床上广泛应用的主流选择仍然是国际内固定学会(AO/ASIF)推荐的纯钛空心螺钉治疗股骨颈骨折,具有手术操作简单、局部解剖分离较少、手术时间较短等优点,已被大多数学者认可。
股骨颈骨折内固定的条件:①抵抗施予骨折线上的剪应力;②抵抗弯应力;③容许轴心上的压应力。
背景:临床上常用的空心钉有单头及双头2类,普通(单头)空心加压螺钉固定容易出现股骨颈短缩,骨质疏松时容易出现退钉现象,因此治疗股骨颈骨折选择普通空心加压螺钉还是双头空心加压螺钉目前存在争议。
目的:通过有限元分析探讨2枚双头空心加压螺钉与2枚普通(单头)空心加压螺钉的不同空间构型在治疗股骨颈骨折中的生物力学作用。
方法:通过采集1名男性30岁健康成人志愿者股骨近端薄层CT扫描来获得原始DICOM数据,在Mimics
10.01软件中建立股骨近端模型,将该模型导入UG 8.0软件中建立股骨颈骨折模型(Pauwels角 60°)。再通过三维扫描建模获得双头空心加压螺钉及普通(单头)空心加压螺钉的三维模型。在UG 8.0软件中按照2枚螺钉水平及垂直分布进行股骨颈骨折装配建模,再将建立的模型导入ANSYS 14.5软件中赋值运算后,测量股骨颈骨折断端开口角、骨折断端相对位移及应力分布情况。
结果与结论:①在生物力学稳定性方面:2枚螺钉水平位固定骨折断端的开口角及位移小于垂直位固定,双头空心加压螺钉的开口角及位移小于普通(单头)空心加压螺钉;②应力分布:2种螺钉固定的应力分布不同,双头空心加压螺钉的螺钉上应力分布较普通(单头)空心加压螺钉更加分散,部分应力传递至螺钉尾部;而在普通(单头)空心加压螺钉中,螺钉上的应力主要集中在骨折断端处;水平和垂直布局的应力分布亦有差别,2枚螺钉水平位固定时前方1枚螺钉上的应力分布更加集中,而垂直位固定时的应力主要集中在上方1枚螺钉;③结果表明,双头空心加压螺钉较普通(单头)空心加压螺钉固定股骨颈骨折更加稳定可靠;2枚螺钉水平位固定比垂直位固定具有更好的生物力学稳定性。因此临床可应用双头加压螺钉治疗股骨颈骨折,当选择2枚螺钉时宜采用水平位固定。
ORCID: 0000-0001-7084-2826(申洪全)
中国组织工程研究杂志出版内容重点:人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程 相似文献
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骨密度对股骨颈骨折内固定效果影响的生物力学研究 总被引:8,自引:0,他引:8
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。 相似文献
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单钉固定股骨颈骨折的应力分析 总被引:1,自引:0,他引:1
本文对单钉同定股骨颈骨折的模型进行应力计算,考虑中空钉和股骨之间的接触以及摩擦作用,分析了不同摩擦系数的影响.有限元计算结果表明:摩擦系数对计算结果有一定的影响,采用不同的摩擦系数,计算结果最大相差7.16%;中空钉和股骨之间按接触计算,计算的结果更精确;如果是进行定性的分析,为了节省计算时间,可以用节点位移耦合代替接触,二者计算结果最大相差8.58%. 相似文献
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目的运用有限元分析方法,对正常及发育性髋关节发育不良(DDH)儿童股骨头近端骨骺生长板同承力情况下横断面的应力进行研究,为股骨近端截骨矫形手术提供理论依据。方法按照Tonnis分型选取40例DDH大龄儿童,其中男性11例,女性29例;年龄8~12岁,平均年龄10.14岁。分为半脱位及全脱位组。20例非DDH儿童作为正常对照组,其中男性11例,女性9例;年龄8~12岁,平均年龄10.10岁。通过二维CT技术测定各组股骨颈前倾角,通过有限元分析软件分析股骨头近端骨骺生长板在横断面上的应力情况。结果正常对照组股骨头近端骨骺生长板横断面上前内侧及后外侧的切应力和静压力相当。半脱位组及全脱位组股骨头近端骨骺生长板横断面上前内侧静压力大于后外侧,而前内侧的切应力小于后外侧。股骨颈前倾角与前后两侧静压力差呈正相关,与前后两侧切应力差呈负相关。结论 DDH大龄儿童的股骨颈前倾角随生长发育而增大。传统的股骨近端旋转截骨术在纠正发育性髋脱位儿童股骨骨骺异常应力,保证正常的头臼关系中有重要的临床意义。 相似文献