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摘要
背景:股骨颈骨折的治疗策略包括空心螺钉固定、动力髋螺钉固定、髓内钉固定、锁定钢板固定和髋关节置换等,然而目前对于PauwelsⅢ型股骨颈骨折的最佳治疗方法仍存在争议。目的:通过采用三维有限元方法分析新型股骨颈内固定系统(femoral Neck System,FNS)治疗不稳定性股骨颈骨折生物力学特征。方法:选择1名岁青年健康志愿者的股骨CT影像学资料,并将其导入到医学三维重建软件Mimics 21.0中,得到原始股骨三维模型;将模型输出为STL格式文件并导入到Geomagic Wrap 2017软件中进行优化,构建股骨皮质骨与松质骨结构;将优化后的模型导入至Solidworks 2017软件中,通过布尔运算重建PauwelsⅢ型股骨颈骨折三维模型,Pauwels角度分别设定为50°,60°和70°;使用Solidworks2017软件,按照临床上应用的内固定尺寸大小建模,建立3种内部固定模型(股骨颈内固定系统、正三角形空心螺钉、倒三角形空心螺钉);最后使用Abaqus2017软件进行网格划分、施加载荷和数据计算,分析各模型股骨与内固定的应力分布、应力峰值和最大位移。结果与结论:①无论是何种角度的骨折,3种内固定模型中的股骨近端应力主要分布在内侧股骨距附近,并向四周扩散,其中倒三角形空心螺钉组的应力最大,股骨颈内固定系统组最小;②无论是何种角度的骨折,3种内固定模型中的内固定装置应力主要分布在骨折线附近螺钉中间表面,其中倒三角形空心螺钉组的应力最小,股骨颈内固定系统组最大;③无论是何种角度的骨折,3种内固定模型中的股骨位移峰值主要集中在股骨头顶端,其中倒三角形空心螺钉组的位移峰值最大,股骨颈内固定系统组最小;④无论是何种角度的骨折,3种内固定模型中的内固定装置位移峰值主要在螺钉顶部,其中正三角形空心螺钉组位移峰值最大,股骨颈内固定系统组最小;⑤结果表明,股骨颈内固定系统治疗治疗不稳定性股骨颈骨折的生物力学稳定性中优于空心螺钉,内固定失效风险较空心螺钉低。
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