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强化螺钉治疗老年人重度骨质疏松Evans Ⅱ型股骨转子间骨折最佳骨水泥量的有限元分析

中华解剖与临床杂志 2022年第12期27卷 823-830页

作者：麦合苏木·阿卜杜瓦克金格勒安慧刚冯兴超叶尔扎提·哈加合曼曹力杨毅新疆医科大学第一附属医院骨科

目的探讨强化螺钉治疗老年人重度骨质疏松EvansⅡ型股骨转子间骨折的最佳骨水泥量。方法选取2020年10月5日新疆医科大学第一附属医院1例73岁女性左股骨粗隆间骨折患者的双侧髋部及股骨CT资料, 导入Mimics 20和 Geomagic Wrap 2017软件... 详细信息

目的探讨强化螺钉治疗老年人重度骨质疏松EvansⅡ型股骨转子间骨折的最佳骨水泥量。方法选取2020年10月5日新疆医科大学第一附属医院1例73岁女性左股骨粗隆间骨折患者的双侧髋部及股骨CT资料, 导入Mimics 20和 Geomagic Wrap 2017软件构建右侧股骨三维模型。使用Solidworks 2017软件建立强化螺钉模型, 并将右侧股骨三维模型与强化螺钉模型按照常规标准手术技术进行装配、组合;使用Geomagic Wrap 2017软件在组合后的模型上模拟EvansⅡ型骨折, 在股骨转子间骨折不同骨水泥量强化螺钉固定模型与EvansⅡ型骨折模型组装完成后, 施加载荷。截取强化螺钉近端周围部分松质骨重新定义为骨水泥部件, 按包裹水泥量的不同分别建立A模型(2 mL)、B模型(3 mL)、C模型(4 mL)、D模型(5 mL)、E模型(6 mL)5个模型组, 设置材料参数、边界条件、施加载荷后储存为K文件, 分别导入Ansys 2019软件中进行有限元分析。观察对比不同骨水泥量强化螺钉固定模型中骨水泥表面对股骨头近端松质骨的切割情况, 股骨颈内翻、内旋角度, 强化螺钉应力分布情况, 以及股骨近端位移情况。结果 A、B、C、D模型组骨水泥表面对股骨头近端松质骨切割最轻微, E模型组切割程度最严重。A、B、C、D、E模型组中股骨颈内翻角度分别为5.2°、6.0°、4.5°、5.1°、2.6°, 股骨颈内旋角度分别为1.1°、1.4°、0.9°、1.0°、0.4°, 其中E模型组股骨颈内翻角、内旋角均最小。A、B模型组骨水泥量模型应力主要集中在螺钉和主钉连接处;C、D模型组骨水泥量模型应力大部分集中于螺钉和主钉连接处, 应力有向主钉分散的趋势;E模型组骨水泥量模型应力主要分布在强化螺钉的尾端, 6 mL骨水泥量强化螺钉模型载入股骨转子间骨折模型后, 在股骨大粗隆处出现新的骨折。A、B、C、D、E模型组中, 股骨近端位移分别为7.7、8.4、8.2、8.1、13.7 mm;其中E模型组股骨近端位移最大, 出现了骨水泥漏, 且在强化螺钉模型载入股骨转子间骨折模型后, 在股骨大粗隆处出现新的骨折。结论强化螺钉治疗老年人重度骨质疏松EvansⅡ型股骨转子间骨折, 使用2～4 mL骨水泥量, 具有较好的生物力学效应。

关键词：骨质疏松性骨折股骨转子间骨折强化螺钉骨水泥量有限元分析

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引用

作者：麦合苏木·阿卜杜瓦克新疆医科大学

学位级别：硕士

目的:探讨强化螺钉治疗重度骨质疏松股骨转子间EvansⅡ型骨折的最佳骨水泥量。方法:选取1例重度骨质疏松左侧股骨粗隆间骨折患者的CT资料,导入Mimics20和Geomagic Wrap 2017软件构建右侧股骨三维模型。使用Solidworks 2017软件建立强化... 详细信息

目的:探讨强化螺钉治疗重度骨质疏松股骨转子间EvansⅡ型骨折的最佳骨水泥量。方法:选取1例重度骨质疏松左侧股骨粗隆间骨折患者的CT资料,导入Mimics20和Geomagic Wrap 2017软件构建右侧股骨三维模型。使用Solidworks 2017软件建立强化螺钉模型,并将右侧股骨三维模型与强化螺钉模型按照常规标准手术技术进行装配、组合;使用Geomagic Wrap 2017软件在组合后的模型上模拟EvansⅡ型骨折,在股骨转子间骨折不同骨水泥量强化螺钉固定模型与EvansⅡ型骨折模型组装完成后,施加载荷。截取强化螺钉近端周围部分松质骨重新定义为骨水泥部件,按包裹水泥量的不同分别命名为A模型(2 m L)、B模型(3 m L)、C模型(4 m L)、D模型(5 m L)、E模型(6 m L)5个模型组,设置材料参数、边界条件、施加载荷后储存为K文件,分别导入ansys2019软件中进行有限元分析。观察对比不同骨水泥量强化螺钉固定模型中骨水泥表面对股骨头近端松质骨的切割情况,股骨颈内翻、内旋角度,强化螺钉应力分布,以及股骨近端位移情况。结果:股骨转子间骨折不同骨水泥量强化螺钉固定模型组中,A、B、C、D模型组骨水泥表面对股骨头近端松质骨有轻微的切割,E模型组切割程度最严重。A、B、C、D、E模型组中,股骨颈内翻角度分别为5.2°、6.0°、4.5°、5.1°、2.6°,股骨颈内旋角度分别为1.1°、1.4°、0.9°、1.0°、0.4°;其中E模型组股骨颈内翻角、内旋角均最小。A、B模型组骨水泥量模型应力主要集中在螺钉和主钉连接处;C、D模型组骨水泥量模型应力大部分集中于螺钉和主钉连接处,应力有向主钉分散的趋势;E模型组骨水泥量模型应力主要分布在强化螺钉的尾端,6 m L骨水泥量强化螺钉模型载入股骨转子间骨折模型后,在股骨大粗隆处出现新的骨折。A、B、C、D、E模型组中,股骨近端位移分别为7.7、8.4、8.2、8.1、13.7 mm;其中E模型组股骨近端位移最大,出现了骨水泥漏,而6 m L骨水泥量强化螺钉模型载入股骨转子间骨折模型后容易出现骨水泥漏、股骨近端有明显的位移且在股骨大粗隆处出现新的骨折。结论:强化螺钉治疗重度骨质疏松股骨转子间EvansⅡ型骨折,使用2～4 m L骨水泥量,具有较好的生物力学效应。骨水泥注入5m L时一部分应力向主钉分散,骨近端骨小梁受到微小应力时即可产生微骨折,应力持续存在则导致微骨折范围变大,而使用6ml骨水泥时出现骨水泥漏,股骨近端明显位移且在大粗隆处出现新的骨折。

关键词：骨质疏松性骨折股骨转子间骨折强化螺钉骨水泥量有限元分析

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强化螺钉骨水泥髓内钉固定治疗重度骨质疏松性股骨转子间Evans Ⅱ型骨折的生物力学有限元分析

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中华解剖与临床杂志 2023年第2期28卷 121-127页

作者：安慧刚杨毅麦合苏木·阿卜杜瓦克冯兴超叶尔扎提·哈加合曼曹力金格勒新疆医科大学第一附属医院骨科中心

目的通过有限元分析探讨强化螺钉骨水泥髓内钉固定治疗重度骨质疏松性股骨转子间Evans Ⅱ型骨折的生物力学效果。方法选取新疆医科大学第一附属医院骨科中心2020年10月5日收治的1例重度骨质疏松性Evans Ⅱ型左股骨转子间骨折患者的CT资... 详细信息

目的通过有限元分析探讨强化螺钉骨水泥髓内钉固定治疗重度骨质疏松性股骨转子间Evans Ⅱ型骨折的生物力学效果。方法选取新疆医科大学第一附属医院骨科中心2020年10月5日收治的1例重度骨质疏松性Evans Ⅱ型左股骨转子间骨折患者的CT资料。患者女, 73岁, 身高160 cm, 体质量56 kg。将患者髋部及股骨的CT数据在Mimics 20软件和 Geomagic Wrap 2017软件中进行提取、优化, 得到右侧股骨三维模型;运用Solidworks 2017软件画出内固定模型并参考标准的手术技术进行股骨模型装配。将装配好的模型在3-Matic软件中进行截骨得到Evans Ⅱ型股骨转子间骨折模型, 截取螺钉近端周围的部分松质骨设置为骨水泥部件, 分别构建A模型[普通股骨近端防旋髓内钉(PFNA)内固定模型]、B模型(钉道强化PFNA内固定模型)及C模型(强化螺钉内固定模型)。按照患者CT数据及内固定的材质标准赋予相应的参数、条件, 以及人体力学在股骨的受力及患者的体质量赋予载荷值分别储存, 并利用ansys 2019软件中的Explicit Dynamics模块进行分析。观察指标:对比3种模型螺钉在股骨近端的切割程度、股骨颈向内翻角度、股骨颈内旋角度、应力在股骨的分布情况, 以及股骨头近端移位情况。结果 3种模型螺钉在股骨近端骨水泥表面均由螺旋刀片四周向远端发生切割、形变、沉陷, 程度由轻到重依次为C、B、A模型。股骨颈骨块内翻角度和股骨颈旋转角度, A、B模型均分别为0.37°和0.16°, C模型稍占优势分别为0.32°和0.15°。A模型应力主要集中在螺旋刀片和主钉交接处, B、C模型相较于A模型发生了应力转移, 分散向骨水泥部位;C模型股骨骨折部分发生最大移位的距离为5.8 mm, 相较于A、B模型(均为6.7 mm)减小。结论强化螺钉内固定治疗重度骨质疏松性股骨转子间Evans Ⅱ型骨折较普通股骨PFNA及钉道强化PFNA具有更好的生物力学效果。

关键词：股骨骨折股骨转子间骨折强化螺钉有限元分析股骨近端防旋髓内钉钉道强化骨水泥重度骨质疏松症

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