周峰[1]2003年在《股骨近端创伤的生物力学和临床研究》文中研究表明目的：介绍一种设计新颖治疗股骨转子部骨折的双轴滑动内固定器(Bi-axis Sliding Instrument, BSI)，为临床治疗股骨转子部骨折提供一个新的内固定法；评价动力加压螺钉(Dynamic Compression Screw, DCS)股骨颈骨折的治疗效果，分析与股骨颈骨折疗效相关的因素及总结股骨颈骨折治疗失败的因素，为提高临床疗效及降低内固定失败提供依据和措施。 方法：将新设计的BSI用于生物力学测试及临床初步应用；对DCS治疗的股骨颈骨折病人随访，分析资料；对收治的股骨颈骨折内固定治疗失败的病例分析。 结果：BSI有较优的生物力学性能，满意的临床疗效；DCS疗效满意，骨折原始移位程度、复位质量、年龄及术后负重时间都与股骨颈骨折疗效有关；股骨颈骨折内固定治疗失败与术前、术中及术后的医源性因素有密切关系。 结论：BSI、DCS可推广应用于临床；股骨颈骨折治疗中力求解剖复位，牢固固定，术后合理指导康复；注意各方面治疗因素力求降低内固定失败率。
吴伟[2]2015年在《股骨颈骨折断端骨缺损内固定术后股骨近端生物力学有限元分析》文中研究表明第一部分正常股骨近端生物力学有限元分析目的：股骨近端由于其复杂的叁维立体构造、解剖结构、受力环境,一直是骨科研究的热点和难点,本实验通过有限元分析探讨股骨头、颈的受力状况,从工程力学角度对股骨近端进行受力分析。方法：先将正常志愿者的股骨经薄层CT扫描,得到股骨的DICOM数据,并将其输入有限元分析前处理软件MIMICS,建立股骨的模型。然后将模型导入有限元分析软件ABAQUS,进行相应的加载和约束,对股骨颈的受力进行分析。然后建立股骨颈简化的悬臂梁的有限元模型,进行相同加载和约束的受力分析。结果：本实验成功建立了股骨近端的有限元模型,并对人体静止状态下的股骨近端进行了受力分析,结果显示股骨颈的应力集中分布于其上方和下方。股骨颈的垂直断面受力分析显示应力主要集中在骨皮质区,股骨头的应力主要集中在其外上象限。结论：本实验证明了股骨颈上方承担拉伸应力,股骨颈的下方承担压缩应力,股骨近端是类似于工程力学的“悬臂梁”结构。股骨头的应力主要集中在其外上象限。第二部分 股骨颈骨折伴下后方骨缺损内固定术后股骨近端生物力学有限元分析目的：股骨近端是典型的悬臂梁结构,从工程力学角度,“梁”的力学性质的变化会影响整个悬臂梁的承载性和稳定性,有资料显示股骨颈的后方是最常见的骨缺损位置,而下后方的骨缺损是否影响内固定术后股骨近端的力学稳定性,我们利用有限元分析实验进行探讨。方法：先将正常志愿者的股骨经薄层CT扫描,得到股骨的DICOM数据,将其输入有限元分析前处理软件MIMICS模拟截骨,建立伴股骨颈下后方不同体积的骨缺损且Pauwells角为70°的股骨颈骨折模型,将这些模型与3枚空心钉模型进行装配,然后导入非线性有限元分析软件ABAQUS,进行相应的加载和约束,对股骨近端的受力进行分析并比较。结果：随着股骨颈下后方骨缺损体积的增大,股骨颈上方两枚螺钉所承受的拉伸应力逐渐增大,股骨颈下方骨质所承受的压缩应力也逐渐增大,均集中在骨折断端位置。同时随着股骨颈下后方骨缺损体积的增大,股骨头应力分布区逐渐向外侧移动,由原来的主要负重区转移到非主要负重区,原来的非主要负重区出现高压强区。结论：股骨颈断端下后方骨缺损改变了股骨颈骨折断端和内固定的应力状态,影响骨折断端和内固定的稳定性。同时使股骨头应力发生改变,主要负重区由股骨头外上象限向外侧转移。第叁部分股骨颈骨折伴外上方骨缺损内固定术后股骨近端生物力学有限元分析目的：青壮年股骨颈骨折往往是由高能力损伤引起,因为会导致股骨头坏死及断端不愈合等并发症,严重影响患者的生活质量,它的治疗到目前依然非常棘手。而断端骨缺损对股骨颈骨折内固定术后的生物力学影响长期以来受到的重视不够,有临床资料显示股骨颈外上方骨缺损也较为常见,而外上方的骨缺损对股骨颈骨折术后如何产生力学影响,我们利用有限元分析技术进行研究。方法：先将正常志愿者的股骨经薄层CT扫描,得到股骨的DICOM数据,将其输入有限元分析前处理软件MIMICS模拟截骨,建立伴股骨颈外上方不同体积的骨缺损且Pauwells角为70。的股骨颈骨折模型,将这些模型与3枚空心钉模型进行装配,然后导入有限元分析软件ABAQUS,进行相应的加载和约束,对股骨近端的受力进行分析并比较。结果：随着股骨颈外上方骨缺损体积的增大,股骨颈上方两枚螺钉所承受的最大拉伸应力值和应力范围未发生改变,股骨颈下方骨质所承受的最大压缩应力值和应力范围也未发生改变。股骨头应力仍集中分布在其外上象限,其最大应力值和应力范围未发生明显改变。结论：股骨颈断端外上方骨缺损使得股骨颈上方的拉伸应力中断,股骨颈断端外上方骨缺损使得股骨颈上方的拉伸应力中断,术后当股骨颈上方两枚空心钉螺纹部位和股骨头的松质骨不发生滑移时,中断的拉伸应力可以被空心钉替代,此时股骨头、颈的应力分布基本不变。当空心钉螺纹部位和股骨头的松质骨发生滑移时,股骨头主要负重区由其外上象限向外侧转移。第四部分股骨颈骨折内固定术后颈短缩的股骨近端生物力学有限元分析目的：临床观察发现股骨颈骨折内固定术后出现股骨颈短缩的现象非常普遍,危杰等人[’]通过对137例股骨颈骨折患者资料进行了回顾性研究,发现股骨颈短缩的病例中股骨头坏死概率明显高于颈正常组,但目前国内外尚无力学实验支持上述临床研究,本实验利用有限元分析技术研究股骨颈短缩对股骨近端生物力学的影响。方法：先将正常志愿者的股骨经薄层CT扫描,得到股骨的DICOM数据,将其输入有限元分析前处理软件MIMICS模拟截骨,建立Pauwells角为70。的股骨颈骨折模型,再建立股骨颈短缩1cm的股骨颈骨折模型,将这些模型与3枚空心钉模型进行装配,然后导入有限元分析软件ABAQUS,进行相应的加载和约束,对股骨近端的受力进行分析。结果：股骨颈短缩1cm,股骨颈上方两枚空心钉最大拉伸应力值由15.7MPa变为12.4MPa；股骨颈下方最大压缩应力值由20.2MPa变为17.8MPa。同时股骨头应力分布区由正常情况下的外上象限变为正上方,非主要负重区的最大应力由10.6MPa变为17.2MPa。结论：股骨颈短缩使得股骨近端偏心距减小,使得股骨颈上方两枚空心钉承担的最大拉伸应力变小,股骨颈下方承担的最大压缩应力也变小,不影响内固定和骨折断端的稳定性。同时股骨头的负重区由外上象限变为正上方。
叶书熙[3]2013年在《股骨近端新型解剖锁定钢板的应用解剖学及生物力学叁维有限元研究》文中进行了进一步梳理研究背景股骨粗隆间骨折多见于老年骨质疏松患者,随着社会人口老龄化,人均寿命延长,股骨粗隆间骨折的发生率呈明显的上升趋势。1990年全世界约有1660000例髋部骨折,据估计,2050年这一数字将达到6300000,其中近一半是股骨粗隆间骨折。股骨粗隆部血供丰富,很少发生不愈合或股骨头坏死,既往多采用保守治疗,但保守治疗长期卧床并发症多,致残率和病死率较高。据统计,20%的患者在12个月内死亡,40%的患者丧失独立生活能力,其中的一半甚至无法行走。而手术治疗由于患者可早期下床活动,避免了长期卧床带来的一系列问题,死亡率明显下降,治疗后功能恢复好于保守治疗。早期手术己成为股骨粗隆间骨折治疗的主要方法。临床上应用于治疗股骨粗隆间骨折的内固定器械非常多,大致可以分为叁类：髓外固定装置、髓内固定装置以及人工关节置换。髓外固定装置包括动力髋螺钉(DHS)、股骨近端锁定加压钢板(PF-LCP)、经皮加压钢板(PCCP)及外固定架。髓内固定装置包括股骨近端髓内钉(PFN)、股骨近端防旋髓内钉(PFNA)、InterTAN髓内钉、亚洲型股骨近端防旋髓内钉(PFNA-Ⅱ)、 Russell-Tayler重建钉等。近年来,随着各种内固定手术的广泛开展及围手术期并存疾病诊治水平的提高,死亡率已大大下降,但髋内翻、钉板断裂、股骨头颈切割及下肢短缩等并发症却依然存在。为预防或减少上述并发症发生,股骨小转子复位固定的重要性逐渐引起大家的重视。股骨小转子是构成股骨上端完整结构的重要组成部分,它与股骨距一起支撑如同悬臂梁的股骨头部,是髋关节传递应力的主要途径。生物力学上,该处是抗屈曲、抗内翻应力的最主要部位。目前临床对股骨小转子骨折固定常用的方法有：钢丝捆扎、拉力螺钉固定。国内外大量文献报导证实,股骨小转子骨折固定后能明显减少术后并发症的发生,而目前对小转子骨折固定的方式存在很多不足。如用血管弯钳穿引钢丝对小转子进行环扎固定时,需对小转子周围的软组织进行较多的分离,还需要切断部分髂腰肌,创伤大,手术出血量也较大,破坏了小转子血运,影响术后恢复,而且骨折愈合后,内固定不易拆除。此外,股骨粗隆间骨折以老年骨质疏松患者多发,对于老年性骨质疏松患者,经钢板固定小转子具有更大的安全性,螺钉不易陷入骨质内。但目前股骨粗隆间骨折常用的内固定当中,尚未有专门设计对股骨小转子骨折进行固定的钉孔。拉力螺钉在股骨头、颈内的分布,直接决定了内固定的稳定性。李康华等认为：不同平面的钢板螺钉呈立体交叉固定,能克服单一平面固定的不足,有效提高防旋、抗折弯的力学固定效果。目前用于股骨粗隆间骨折的钉板内固定系统中,其头颈钉的设计主要有两种：多钉平行构型设计或单枚主钉设计。我们在临床使用过程中发现平行进钉在术后较易出现螺钉松动、退出,可能导致内固定失败；而对于DHS和DCS虽然其具有较强的轴向抗压能力,但目前常用的多以单钉固定股骨颈,主钉直径大,对骨质损伤较大,且防旋能力差,需加用防旋螺钉。综上所述,目前股骨粗隆间骨折常用内固定的设计还存在以下不足：1、尚未有专门设计对股骨小转子骨折进行固定的钉孔；2、头颈部螺钉平行进钉易导致螺钉切割、松动或退出；3、单一主钉造成股骨头颈部骨质损伤较大且防旋能力差。鉴于以上设计方面的不足,我们课题拟通过对股骨进行数字化叁维重建,并对相关解剖参数进行数字化精确测量,通过获得设计股骨近端新型钉板系统的重要参数,对目前常用的股骨近端外侧钢板进行改进设计。为了让新设计的内固定系统具备更稳定的生物力学性能,对该新型内固定系统采用如下创新性设计：1、专门设计了对股骨小转子骨折进行固定的万向锁定孔,通过钢板固定小转子并与钢板锁定,可使股骨距、股骨颈及股骨干获得更大的整体结构稳定性；2、股骨头颈部螺钉采用立体交叉构型设计,从而增强拉力螺钉在股骨头颈内的把持力及防旋能力。这些创新设计对促进骨折愈合、防止髋内翻及内固定失效具有重要意义。目的：1、通过对股骨进行数字化叁维重建并测量股骨近端相关解剖学参数,为股骨粗隆间骨折内固定器械的研制、改良提供解剖依据。2、对股骨近端新型解剖锁定钢板(NPFALP)进行叁维有限元生物力学比较研究,以评价NPFALP的力学性能。方法：1、对80例(左、右各40例)完整成人股骨标本行CT扫描,应用Mimics10.01软件,利用数字化叁维重建技术重建股骨,标定相关解剖标志,测量股骨近端相关解剖参数。2、基于成人股骨CT扫描数据,通过Mimics、Geomagic Studio、ABAQUS软件建立完整股骨叁维实体模型及叁维有限元模型,模拟70Kg正常人缓慢行走单腿站立时髋关节所承受的最大峰值数值进行加载,分析加载后完整股骨近端的应力分布特征及位移变化；3、利用上述建立好的完整股骨叁维实体模型,通过ABAQUS软件的布尔运算功能建立AO/OTA分型：31-A2型不稳定股骨粗隆间骨折叁维实体模型；利用Pro/Engineer软件,根据DHS、LPFP、NPFALP、PFNA-Ⅱ的几何参数,分别建立各自CAD模型；然后在Geomagic Studio软件中,按照骨科手术操作要求予以装配固定,分别建立31-A2型不稳定股骨粗隆间骨折与DHS、LPFP、 NPFALP、PFNA-Ⅱ装配后的叁维实体模型(S1、S2、S3、S4),并将其导入叁维有限元软件ABAQUS中‘,分别生成四种不同叁维有限元分析模型(F1、F2, F3、F4)。4、利用上述四种已经建立好的叁维有限元分析模型,在设定边界条件、材料属性后,模拟70Kg正常人缓慢行走单腿站立时髋关节所承受的最大峰值数值进行加载；分析股骨和内固定的应力分布特征及位移变化,骨折面的应力分布特征,骨折断面夹角变化等。结果：1、小转子纵径为(27.01±1.72)mm,横径为(17.82±1.22)mm,小转子高为(8.5±1.44)mm,小转子体积为(755.91±150.14)mm3,应用后倾角为(22.42±9.08)。,应用上倾角为(17.02±2.02)。,拟固定小转子最短螺钉长度为(49.25±3.20)mm；股骨颈前倾角(13.83±8.87)。,股骨颈干角(127.78±4.22)。,角a(11.16±2.50)。,角p(19.73±5.65)。,角丫(16.13±4.93)。,角6(38.63±6.16)。。所有测量参数,左、右侧均无统计学差异,P>0.05。2、在活体股骨CT数据及内固定的几何参数基础上,使用Mimics、Geomagic Studio、Pro/Engineer及ABAQUS软件能够成功建立完整股骨,31-A2型不稳定股骨粗隆间骨折,DHS、LPFP、NPFALP、PFNA-Ⅱ的叁维实体模型及叁维有限元模型；DHS、LPFP、NPFALP、PFNA-Ⅱ与股骨粗隆间骨折固定后的叁维实体模型(S1、S2、S3、S4)及叁维有限元模型(F1、F2、F3、F4)。3、本研究通过模拟步态周期中单腿站立时髋关节的受力情况,对完整股骨进行了生物力学有限元分析。股骨的应力主要分布在股骨内侧皮质及股骨外侧皮质,其中股骨内侧皮质表现为压应力,股骨外侧皮质表现为张应力,本研究得出的应力分布情况与实际情况相符。4、DHS、LPFP、NPFALP、PFNA-Ⅱ用于31-A2型不稳定股骨粗隆间骨折固定后的有限元分析结果显示：DHS、LPFP、NPFALP叁种内固定均不同程度导致了钢板下方股骨应力遮挡,LPFP应力遮挡效应最显着,NPFALP应力遮挡效应相对较小,PFNA-Ⅱ在该部位的应力遮挡效应不明显,但在股骨远端前内侧出现了应力集中,其应力值为91.OMPa；四种内植物均存在应力集中现象,其中DHS、LPFP的应力集中现象较显着,其最大应力值分别为：591.OMPa和667.5MPa, NPFALP、PFNA-Ⅱ的应力值相对较小,其最大应力值分别为：351.7MPa和494.7MPa；四个模型中股骨近端兴趣点的位移值进行比较：模型F1(6.02mm)>模型F4(5.78mm),模型F2(3.99mm)>模型F3(3.16mm)；四种内植物上的最大位移值进行比较：DHS (7.86mm)> PFNA-Ⅱ(7.58mm), LPFP (4.87mm)> NPFALP (4.12mm);四种模型骨折断面的应力分布差异较大,相对于DHS、LPFP和PFNA-Ⅱ,采用NPFALP固定时骨折断面应力分布较为均匀；四种模型的骨折断面均不同程度发生了分离移位,相对于DHS、LPFP和PFNA-Ⅱ, NPFALP固定后的骨折断面夹角最小。结论：1、本研究基于CT数据的股骨数字化叁维重建图像具有良好的形态和清晰的边界,可精确识别股骨相应的解剖标志并进行叁维测量。2、本研究对股骨近端解剖测量获得的数据能较好地为设计NPFALP提供解剖学依据。3、本研究通过模拟单腿站立时髋关节受力情况进行加载,完整股骨的应力分布情况与传统实验力学得到的结果一致,证明本实验建立的有限元模型是准确可靠的。4、NPFALP用于31-A2型不稳定股骨粗隆间骨折固定时,股骨、内固定及骨折面的应力分布合理,股骨、内固定的位移及骨折断面夹角较小。因此,可认为NPFALP对31-A2型股骨粗隆间骨折较适用且具有较好生物力学性能。
姜轩[4]2016年在《基于有限元方法分析股骨颈短缩对股骨近端生物力学的影响》文中研究说明目的:(1)运用叁维重建软件建立不同股骨颈短缩程度的股骨近端模型,并通过有限元方法分析不同股骨颈短缩模型的生物力学变化;同时将股骨近端模型进行实体3D打印并进行力学破坏载荷试验,验证有限元分方法及结果的可靠性。(2)通过对正常成年男性的双侧股骨近端进行有限元分析,证明正常人左右两侧股骨近端生物力学无差异。(3)利用有限元方法评价股骨颈骨折内固定术后股骨颈短缩对股骨近端生物力学性能的影响。方法:(1)收集1例正常成年男性股骨近端CT扫描数据。运用叁维重建Mimics及相关模块功能模拟建立无短缩组、短缩4mm组、短缩8mm组、短缩12mm组及短缩16mm组,每组5个共计25个股骨近端模型。利用有限元前处理软件Simpleware对刚获取的模型进行网格划分及材料属性赋值,然后导入有限元分析软件Abaqus进行力学分析,得到不同股骨颈短缩模型的最大应力、冠状面最大位移、应力集中区域单元数占整体模型的比例以及平均弹性模量。(2)收集7例正常成年男性的髋部CT扫描数据,实验方法同上,获取两侧股骨近端的最大及最小应力、最大及最小应变、冠状面最大位移和平均弹性模量,采用配对样本T检验左右侧实验结果是否存在差异。(3)选取2012年1月至2014年1月期间在天津市天津医院行空心螺钉内固定治疗的股骨颈骨折患者90例,按上述实验方法得到健侧与患侧的股骨近端有限元结果。通过分析比较性别、年龄、损伤侧别及Garden分型等因素对股骨颈骨折内固定术后发生股骨颈短缩的影响作用。同时对比分析健侧和患侧的最大应力、最大应变、冠状面最大位移及平均弹性模量。结果:(1)原始长度模型组最大应力值为(33.53±1.19)MPa,与短缩4mm、8mm和12mm组相比均有统计学差异(P<0.05)。原始长度模型组最大冠状面位移为(0.93±0.07)mm,与其他各组相比差异有统计学意义(P<0.05)。原始长度模型组应力集中区域单元数占整个股骨近端模型比例为(0.52±0.02),与短缩4mm、8mm、12mm和16mm组相比均有显着下降(P<0.05)。原始长度组应力集中区域的平均弹性模量为(777.86±16.70)MPa,并随着短缩程度的加重逐渐增加,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)7例健康成年男性左右两侧股骨颈长度差异无统计学意义(P>0.05);左右两侧最大微应变、最小微应变差异均无统计学意义(P>0.05);左右两侧最大应力值、最小应力值差异均无统计学意义(P>0.05);左右两侧冠状面最大位移差异无统计学意义(P>0.05);左右两侧平均弹性模量差异无统计学意义(P>0.05)。(3)90例股骨颈骨折患者中男性44例,女性46例;年龄18~82岁,平均(51.8±12.4)岁;右侧38例,左侧52例;GardenⅠ型21例,GardenⅡ型7例,GardenⅢ型29例,GardenⅣ型33例。以短缩>2mm和短缩<2mm分组进行分析发现两组在性别、损伤侧别和Garden分型无显着差异(P>0.05),而在年龄上差异有统计学意义(P<0.05)。随着股骨颈短缩程度的加重,患侧股骨近端最大应力值较健侧升高,两者差异有统计学意义(P<0.05);患侧最大微应变比健侧大,两者差异有统计学意义(P<0.05);患侧冠状面最大位移较健侧下降,两者差异有统计学意义(P<0.05);患侧平均弹性模量与健侧相比有所升高,但两者差异无统计学意义(P>0.05)。结论:(1)随着股骨颈长度减少,股骨近端的力学性能明显改变。3D打印模型的实体力学测试结果证实有限元分析方法的可靠性。(2)股骨颈骨折内固定术后发生股骨颈短缩与年龄相关,并且随着短缩程度的加重,股骨近端的正常应力承载结构明显改变,对髋关节的活动功能产生不良影响,不利于患者的远期功能恢复和生活质量。
杜长岭[5]2013年在《股骨颈骨折移位程度的叁维重建研究及前倾角改变的有限元分析》文中指出目的：(1)建立正常成人双侧股骨近端的叁维模型,分析双侧股骨近端形态并测量解剖形态的相关参数,研究双侧股骨近端的对称性及解剖形态。(2)通过对股骨颈骨折的叁维重建及空间移位参数的测量,对股骨颈骨折空间移位重新认识,指出当今广泛应用的股骨颈骨折Garden分型的不足,重新认识股骨颈骨折。(3)应用有限元方法研究股骨颈骨折空心螺钉内固定术后不同前倾角对股骨近端应力、应变分布和力学性能分布的影响。方法：(1)选取50例正常成人双侧股骨近端CT扫描数据,将双侧股骨近端CT薄扫数据利用Mimics10.01软件进行叁维重建,将左侧股骨与右侧股骨镜像模型相配准,对配准后模型进行叁维测量,并测量左右股骨近端的形态参数,对测量结果进行统计分析。(2)按时间顺序从2010年1月至2011年11月收治的股骨颈骨折患者中选取GardenⅠ、Ⅱ、ⅢⅣ型骨折各40例,其中GardenⅠ型组包括嵌插型骨折34例和不完全骨折6例。所有患者双侧股骨近端行CT扫描并将薄扫原始数据导入相关软件进行叁维重建,将健侧模型与骨折侧镜像模型相配准,在配准后的两个模型上进行关键点的标记并行空间移位参数测量,对四组患者股骨头空间移位参数进行统计分析。将叁维重建模型与X线片影像学表现相对比,充分认X线片影像学表现的局限性。(3)采用16层螺旋CT扫描正常成人髋关节数据,基于叁维重建软件和CAD软件,分别建立Pauwells角为70°的股骨颈骨折空心螺钉内固定术后前倾角为0°、5°、10°、15°、20°的股骨近端叁维有限元分析模型,对所有模型施加人体缓慢行走时的载荷和约束,观察不同模型间股骨近端结构应力分布的变化。结果：(1)股骨近端形态和髓腔内部结构有明显的个体差异性,双侧股骨近端形态及内部结构具有高度对称性。股骨头直径为(45.71±4.08)mm、股骨头高度为(53.61±5.43)mm、偏心距为(39.91±5.07)mm、股骨颈中央直径为(36.71±3.75)mm、颈干角为(127.88±6.28)。、股骨颈长度(46.61±4.74)mm、小粗隆中点所在平面的髓腔内径为(26.21±4.59)mm,其中偏心距、颈干角与白种人形态参数相比有显着性差异(P<0.01)；本研究提供了一种验证双侧股骨对称性的新方法。(2)GardenⅠ型组中嵌插型骨折平均股骨头空间移位角度18.06。±10.77。,30%(10/34)嵌插型骨折空间移位角度>20。,6例不完全骨折通过叁维重建发现仅3例为不完全骨折。GardenⅡ型组股骨头空间移位角度16.79。±9.98。,大部分骨折断端存在一定程度的空间移位。GardenⅢ型组、GardenIV型组股骨头中心空间移位距离分别为14.36±5.61mm、18.77±5.45mm。GardenⅠ型中嵌插型骨折组与Ⅱ型组之间股骨头空间移位角度、股骨头凹最深点移位距离、股骨头中心移位距离差异均无统计学意义(P>0.05)。GardenⅢ型组股骨头空间移位参数与无移位型两组相比较,差异均具有统计学意义(P<0.05)。GardenⅣ型组股骨头空间移位参数与其他叁组相比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。(3)当前倾角未改变时(10。模型),股骨所受应力、产生的位移及发生的等效应变最小,股骨近端最大应力值为0.17E+7,产生的位移为1.1mm。随着前倾角的增大或减小,股骨近端所承受的有效应力及产生位移呈逐渐增大趋势。当前倾角为20。时,股骨近端及螺钉所受应力最大；当前倾角为0。时,股骨近端产生的位移及发生的等效应变值最大。股骨近端应力集中的部位由股骨距区域转移至头颈交界处的外上方。叁枚空心螺钉承受的应力较周围骨组织高,最下方螺钉承受的应力较上方两枚螺钉明显增高。结论：(1)正常成人双侧股骨内外部形态存在一定的对称性,变异较小；叁维重建更利于对股骨近端形态参数的测量；(2)不完全股骨颈骨折发生率极低,大部分嵌插型骨折存在一定程度的空间移位,将其归类为稳定型、无移位型骨折存在一定的局限性。Garden分型定义的无移位型骨折并不能完全表示无空间移位,而是二维影像上表现的相对无移位。经典的股骨颈骨折Garden分型具有一定的局限性,一种能够指导治疗方案的选择及预后的判断的新分型方式有待建立。(3)股骨颈骨折闭合复位空心螺钉内固定术中恢复前倾角达到解剖复位至关重要；股骨颈骨折术后生物力学因素的改变可能在术后股骨头坏死中起一定作用。
刘彬[6]2014年在《股骨近端解剖锁定加压板治疗老龄股骨粗隆下骨折的临床疗效观察》文中提出目的：应用股骨近端解剖锁定加压板（FP-LCP）内固定方法治疗老龄股骨粗隆下骨折的临床疗效观察。方法：选取2012年1月至2014年2月采用FP-LCP内固定者24例（患者平均年龄79岁）。记录手术时间、手术切口长度、术中出血量及术后并发症、骨折愈合时间。随访时间3-10个月，依照Harris髋关节评分标准评估患者髋关节功能的恢复情况，评定FP-LCP手术方式的临床疗效。结果：所有患者均获得临床愈合，平均住院天数为19.4（16至26）天，平均手术切口长度为20.2±2.6min，平均手术时间为180±13.9min，平均手术出血量为285.4±27.2ml，术后愈合时间15.8±1.0周，无内固定失败或不愈合发生，无髋关节内翻病例，愈合后Harris髋关节功能平均得分88.7(75-96)，优良率93.1%。结论：FP-LCP为治疗老龄股骨粗隆下骨折的临床实用方法。FP-LCP具有生物力学优势、固定牢靠、骨折愈合率高及并发症少的优点，特别适用于老年骨质疏松性骨折及不稳定骨折。
严坤[7]2013年在《股骨近端溶骨性转移瘤的叁维有限元模型建立及力学分析》文中认为目的：使用叁维有限元法分析股骨近端在慢步行走过程中的应力分布。同时模拟建立股骨近端不同直径溶骨性转移瘤模型，分析不同大小病变对于股骨近端的应力影响，评估骨折风险，为临床预防性手术治疗提供依据。方法：对志愿者双下肢进行薄层CT扫描获得股骨数据，图像处理软件Mimics11.1进行图像处理后数据导入建模软件UG4.0建立股骨近端叁个部位溶股性病变模型，给予加载缓幔行走时单足落地状态下股骨的载荷，利用有限元软件分析股骨颈区，转子间区及转子下区应力的变化。结果：①股骨颈水平：当内侧皮质完整的髓内病变破坏直径至相应冠状面直径的90%时，局部应力由48.22Mpa增长至135.98MPa，大于极限应力115Mpa。侵犯1/2内侧皮质的髓内病变增至70%时，局部应力由40.41Mpa增长至92.34MPa，略大于屈服应力92Mpa。破坏外侧皮质的半球形病变至60%时，局部应力由81.19Mpa增长至101.19MPa，大于屈服应力92Mpa。②转子间水平：内侧皮质完整的髓内球形病变破坏直径至80%局部应力突然增长至131.21MPa，大于极限应力115Mpa。破坏一半内侧皮质的髓内病变破坏至80%局部应力突然增长至105.19MPa，大于屈服应力92Mpa。完全破坏皮质的半球形病变至70%时，局部应力大于屈服应力，增长至92.21MPa，略大于屈服应力92Mpa。③转子下水平：破坏一半内侧皮质的髓内病变至80%局部应力突然增长至92.42MPa，略大于屈服应力92Mpa。完全破坏皮质的半球形病变至70%~80%之间，局部应力增长至89.97-105.19MPa，大于屈服应力92Mpa。结论：股骨近端未穿透骨皮质的髓内病变对股骨近端应力变化影响不大。对于完全破坏单侧骨皮质的病变，在股骨颈水平破坏直径大于60%时存在骨折风险，转子间水平破坏直径大于70%时存在骨折风险，转子下水平破坏直径大于70%时存在骨折风险。
王晓旭[8]2007年在《儿童股骨近端解剖型钢板的叁维有限元分析》文中进行了进一步梳理背景和目的股骨近端骨折成年人多见,老年人由于骨质疏松等原因轻微暴力即可导致骨折,青壮年常因车祸等高能量损伤所致,故对成人股骨近端的生物力学及内置物设计研究广泛,目前治疗成人股骨粗隆部骨折常用的内固定系统有股骨近端髓内钉(PFN)、动力髋螺钉(DHS)、动力髁螺钉(DCS)等。而儿童股骨近端骨折临床相对较少,需要进行股骨粗隆重建的原因有儿童股骨粗隆间骨折、粗隆下骨折、粗隆周围骨肿瘤(病理性骨折)、儿童髋内翻截骨矫形等,目前针对儿童股骨近端的生物力学研究及内固定研发国内外均较少涉及。随着交通的飞速发展,高能量损伤日益增多,儿童股骨粗隆周围骨折也并非罕见,虽然该部位血运丰富,骨折愈合能力较强,非手术治疗能取得良好效果,但如果出现①多发性损伤、②同一肢体的多段骨折、③开放性损伤、④合并重要血管神经损伤、⑤病理性骨折、⑥保守治疗失败等情况,切开复位钢板内固定更宜选择,其具有治疗方便、固定牢靠、降低护理成本等优点,容易被患儿家属所接受。目前国外有专用于儿童股骨近端的髋螺钉、95°特制髁钢板、AO开发的截骨矫形角钢板,而国内相关产品缺乏。基于上述原因,我们设计了一套儿童股骨近端解剖型钢板,既能达到坚强内固定、又符合中国儿童股骨近端力学特点,并已进行了离体标本生物力学研究,其力学性能优于以往使用的重建钢板。为了更好地评价儿童股骨近端解剖型钢板的力学性能,并与离体标本生物力学研究相对照,设计是否合理,下一步如何改进和优化,本研究建立儿童股骨粗隆下骨折叁维有限元模型,以儿童股骨近端解剖型钢板固定,使用有限元方法对结果进行分析讨论,对钢板的设计进行评价。方法选取一名健康男性儿童,应用螺旋CT扫描技术,获得股骨近端图像数据,使用Mimics10.01数字化叁维医学影像交互式软件、ANSYS10.0有限元处理软件,建立正常儿童股骨近端叁维有限元模型,在此基础上建立股骨粗隆下骨折模型;并根据钢板数据建立儿童股骨近端解剖型钢板叁维有限元模型,导入骨折模型,设定边界及载荷条件,进行生物力学分析。结果初步建立了儿童股骨粗隆下骨折和儿童股骨近端解剖型钢板叁维有限元模型,进行生物力学叁维有限元分析,结果表明儿童股骨近端解剖型钢板的设计符合生物力学原理,具有较好的强度、刚度和稳定性,能够满足对儿童股骨近端骨折固定的需要。结论在采用螺旋CT断层扫描影像技术获取的活体计算机数据基础上,建立儿童骨骼叁维有限元模型是有效可行的;本研究建立的儿童股骨粗隆下骨折和儿童股骨近端解剖型钢板叁维有限元模型逼真、客观,能真实反应其几何结构和力学属性;在国内首次以叁维有限元的方法评价了儿童四肢骨折内固定系统的力学特点,结果显示本钉板系统的设计符合生物力学原理,其稳定性、强度和刚度可靠,能够应用于临床。
张睿, 罗鹏, 胡炜, 柯陈荣, 王鉴顺[9]2017年在《新型股骨近端内侧支撑钢板治疗股骨反转子间骨折的生物力学研究》文中研究指明目的通过与股骨近端锁定加压钢板(proximal femoral locking compression plate,PFLCP)、股骨近端防旋髓内钉(proximal femoral nail antirotation,PFNA)比较,探讨采用新型股骨近端内侧支撑钢板(proximal femoral medial buttress plate,PFMBP)固定股骨反转子间骨折在生物力学方面的优势。方法取18具第4代Synbone人工股骨标准试验骨(左侧)制备AO 31-A3.1型股骨反转子间骨折模型后,根据内固定不同随机分为3组(n=6),分别为PFLCP组、PFNA组、PFMBP组。各标本骨折固定后包埋固定,分别行轴向压缩试验、扭转试验及最大轴向压缩破坏试验,计算对应轴向压缩刚度、扭转刚度,记录最大轴向载荷及标本破坏情况。结果轴向压缩刚度PFLCP组为(109.42±30.14)N/mm,PFNA组为(119.13±29.14)N/mm,PFMBP组为(162.05±22.05)N/mm,组间比较差异有统计学意义(P<0.05)。同一组中不同扭转角度对应扭矩比较,以及同一扭转角度各组扭矩比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。扭转刚度PFLCP组为(1.45±0.44)N·mm/deg,PFNA组为(1.10±0.13)N·mm/deg,PFMBP组为(1.36±0.32)N·mm/deg;PFLCP组、PFMBP组与PFNA组比较,差异均有统计学意义(P<0.05);PFLCP组及PFMBP组比较差异无统计学意义(P>0.05)。最大轴向载荷PFLCP组为(1 408.88±0.17)N,PFNA组为(1 696.56±0.52)N,PFMBP组为(2 154.65±0.10)N,3组间比较差异均有统计学意义(P<0.05)。结论PFBMP在轴向压缩刚度和扭转刚度方面优于PFLCP及PFNA,提示维持内侧稳定性对于治疗股骨反转子间骨折具有重要意义。
刘兴炎, 汪玉海, 白孟海, 葛宝丰, 陈克明[10]2007年在《局部植入BMP对去势大鼠股骨近端生物力学强度及髓腔面积变化的影响》文中研究说明目的探讨去势大鼠股骨近段植入牛骨形成蛋白(bone morphorgeneic protein,BMP)后其骨生物力学强度及髓腔面积的变化。方法随机选取6月龄wistar雌性大鼠22只,摘除卵巢制作绝经后骨质疏松模型成功后,同一只动物双侧肢体对照,试验侧股骨颈植入牛骨形成蛋白及纤维蛋白(FS)复合物,对照侧植入纤维蛋白,术后4周、8周处死取材,测量股骨近端生物力学强度及髓腔面积和截面面积。结果4周后,试验侧与对照侧股骨近端骨生物力学强度和髓腔面积无明显差异;8周后,试验侧股骨近端生物力学强度较对照侧增高;髓腔面积较对照侧有较明显的减小(P<0.05)。结论股骨近端局部植入BMP可提高去势大鼠股骨近端局部的生物力学强度和减小近端髓腔面积和截面积,其可能减少骨质疏松性髋部骨折置换后假体的松动,成为骨质疏松性骨折假体置换中新的辅助治疗方法。
参考文献：
[1]. 股骨近端创伤的生物力学和临床研究[D]. 周峰. 苏州大学. 2003
[2]. 股骨颈骨折断端骨缺损内固定术后股骨近端生物力学有限元分析[D]. 吴伟. 武汉大学. 2015
[3]. 股骨近端新型解剖锁定钢板的应用解剖学及生物力学叁维有限元研究[D]. 叶书熙. 南方医科大学. 2013
[4]. 基于有限元方法分析股骨颈短缩对股骨近端生物力学的影响[D]. 姜轩. 天津医科大学. 2016
[5]. 股骨颈骨折移位程度的叁维重建研究及前倾角改变的有限元分析[D]. 杜长岭. 天津医科大学. 2013
[6]. 股骨近端解剖锁定加压板治疗老龄股骨粗隆下骨折的临床疗效观察[D]. 刘彬. 山东中医药大学. 2014
[7]. 股骨近端溶骨性转移瘤的叁维有限元模型建立及力学分析[D]. 严坤. 新疆医科大学. 2013
[8]. 儿童股骨近端解剖型钢板的叁维有限元分析[D]. 王晓旭. 南华大学. 2007
[9]. 新型股骨近端内侧支撑钢板治疗股骨反转子间骨折的生物力学研究[J]. 张睿, 罗鹏, 胡炜, 柯陈荣, 王鉴顺. 中国修复重建外科杂志. 2017
[10]. 局部植入BMP对去势大鼠股骨近端生物力学强度及髓腔面积变化的影响[J]. 刘兴炎, 汪玉海, 白孟海, 葛宝丰, 陈克明. 临床军医杂志. 2007
标签：外科学论文; 股骨颈骨折论文; 生物力学论文; 骨缺损论文; 股骨头论文; 骨折恢复论文; 应力状态论文; 骨折论文;