【摘 要】
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目的:运用改进型Pauwels角测量法建立不同分型的股骨颈骨折模型。利用三维有限元技术分析股骨颈动力交叉钉系统（FNS）、动力髋螺钉联合防旋钉系统（DHS+DS）和“倒三角”空心螺钉（inverted ICS）三种内固定方式治疗不同Pauwels角度股骨颈骨折的生物力学特性,为骨科医师在治疗过程中合理选择术式提供参考依据。方法:随机选取一名健康青壮年男性患者,完善髋关节CT（电子计算机断层摄影技术
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目的:运用改进型Pauwels角测量法建立不同分型的股骨颈骨折模型。利用三维有限元技术分析股骨颈动力交叉钉系统（FNS）、动力髋螺钉联合防旋钉系统（DHS+DS）和“倒三角”空心螺钉（inverted ICS）三种内固定方式治疗不同Pauwels角度股骨颈骨折的生物力学特性,为骨科医师在治疗过程中合理选择术式提供参考依据。方法:随机选取一名健康青壮年男性患者,完善髋关节CT（电子计算机断层摄影技术）检查以获得影像学数据。将CT数据以Dicom格式导入Mimics软件中,调节图像适合的灰度值,根据设置好的阈值,用区域增长把股骨分离出来。生成3D模型,对3D模型分别进行wrap和smoothing处理,填补孔和光滑表面,最后将股骨模型导出为STL格式文件保存。之后,利用Geomagic软件对股骨模型表面进行优化光滑处理生成曲面片。将曲面片生成格栅,然后拟合曲面,将拟合完成的曲面另存为通用的STP模型格式。将从Geomagic Studio2017软件中保存出来的STP股骨模型文件用Solid Works2017软件打开,文件保存为SLDPRT零件格式。在装配界面完成模型的装配过程,另存为零件格式,打开上一步另存的模型。进行骨折模拟并建立内固定模型。然后将模型导入ANSYS软件,并在ANSYS软件中赋值后,模拟患者单腿站立时的受力状态并对模型进行加载和测量,最终得到应力、位移和股骨旋转角数据。结果:当Pauwels角为50°或70°时,在3种不同内固定方式模型中,FNS模型的股骨位移峰值、内固定位移峰值、股骨应力峰值和股骨旋转角最小,ICS模型的最大;FNS模型的内固定应力峰值最大,ICS模型的最小。当Pauwels角为70°时,DHS+DS的内固定应力峰值位置由Pauwels角为30°或50°时的滑动螺钉转移到了抗旋螺钉上。当Pauwels角为30°时,在3种不同内固定方式模型中,三者的股骨位移峰值、内固定位移峰值和股骨旋转角没有明显差异;ICS模型的股骨应力峰值和内固定应力峰值最小。DHS+DS和FNS的股骨应力峰值无明显差异,FNS模型的内固定应力峰值最大。结论:当Pauwels角为50°或70°时,FNS表现出更好的稳定性和抗旋性,因此推荐使用FNS作为Pauwels角为50°或70°时股骨颈骨折的常规治疗手段;当Pauwels角为70°时,DHS+DS的抗旋螺钉部分存在断裂的风险,因此不建议将DHS+DS应用于Pauwels角为70°时股骨颈骨折的治疗;当Pauwels角为30°时,ICS模型表现出最小的股骨应力峰值,FNS模型和DHS+DS模型在稳定性和抗旋性上没有表现出明显的优势,因此推荐ICS继续作为Pauwels角为30°时股骨颈骨折的常规治疗手段。
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