骨水泥强化股骨近端防旋髓内钉在不同骨质下治疗不稳定型股骨转子间骨折的有限元分析

Finite element analysis of proximal femoral nail anti-rotation for treating unstable femoral intertrochanteric fracture under different bones with bone cement augmentation

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摘要背景:对于A3.3型转子间骨折,股骨近端防旋髓内钉是首选治疗方式,但术后骨折端的稳定性欠佳,而骨水泥钉道强化可以起到很好的稳定作用.目的:运用有限元分析法模拟不同程度骨质疏松下骨水泥对股骨近端防旋髓内钉治疗不稳定型股骨转子间骨折生物力学的影响.方法:基于CT图像及有限元分析软件建立右侧正常股骨有限元模型,同时按照AO31-A3.3分型在Solidworks 2017中将股骨分割成股骨近端、小转子及股骨体3个骨块,分别建立普通股骨近端防旋髓内钉固定12种不同骨质疏松程度的股骨模型(实验组),以及骨水泥钉道强化股骨近端防旋髓内钉固定12种不同骨质疏松程度的股骨模型(对照组).股骨头表面模拟单腿站立位的受力情况,在ANSYS中观察各组内固定下股骨最大位移、股骨近端防旋髓内钉最大位移、股骨最大应力及股骨颈内翻角度上的变化.结果与结论:①相同骨质条件下,对照组股骨头位移、股骨近端防旋髓内钉位移及股骨颈内翻角度均低于实验组,股骨最大应力值高于实验组;②随着股骨骨质疏松程度的增大,以实验组为基础,对照组股骨头位移变化率减少了2.94％-5.89％,股骨近端防旋髓内钉位移变化率减少了3.23％-4.79％,股骨颈内翻角度变化率减少了0.41％-8.51％,股骨部位最大应力变化率从增大了12.2％到仅增大5.74％;③结果显示,在A3.3型股骨转子间骨折中,骨水泥强化股骨近端防旋髓内钉在应对不同程度骨质疏松时均较普通股骨近端防旋髓内钉有较好的力学稳定性且效果在严重骨质疏松时最显著,但骨水泥加强股骨近端防旋髓内钉并不适用于正常骨质及轻度骨质丢失.