新型股骨颈内固定系统治疗不稳定性股骨颈骨折(5)
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【摘要】使用Pauwels Ⅲ型分类来模拟不稳定的股骨颈骨折,由于强烈的切应力PauwelsⅢ型股骨颈骨折通常难以达到稳定的解剖复位状态,如今经常将该类型股骨颈骨折
使用Pauwels Ⅲ型分类来模拟不稳定的股骨颈骨折,由于强烈的切应力PauwelsⅢ型股骨颈骨折通常难以达到稳定的解剖复位状态,如今经常将该类型股骨颈骨折归属于GardenⅢ型或Ⅳ型不稳定股骨颈骨折。尽管Pauwels分类已经提出了数十年,但是从骨折愈合的生物力学角度讲Pauwels分类仍然应用广泛,被广大学者所沿用[41-42],因此实验采用3个不同角度的Pauwels III型分类来模拟不稳定的股骨颈骨折。
实验结果显示与其他模型相比,股骨颈内固定系统承受的最大应力更高,而股骨近端应力最低,这是由于内固定装置结构所决定的,由于内部固定连接的结构设置导致滑动髋螺钉与抗旋转螺钉之间的连接存在一个小间隙,当施加轴向载荷时将不可避免地将应力集中在2个螺钉的连接处。但是除了内部固定的连接处,还发现股骨颈内固定系统的整体组成部分与空心螺钉模型相比具有相似的应力,而且股骨颈内固定系统结构中的应力分布比空心螺钉模型更均匀、更分散,这表明了与正三角形、倒三角形空心螺钉相比,股骨颈内固定系统力的传导性更好。实现结果显示,股骨颈内固定系统组在股骨最大移位和内固定方面均优于其他两空心螺钉组,这表明股骨颈内固定系统对比空心螺钉固定可降低术后骨折端移位与内部固定失败的风险。在Pauwels 角50°和60°股骨颈骨折中,倒三角形空心螺钉组的股骨和内固定位移小于正三角形空心螺钉组,随着角度增加这种优势则减弱,当角度增加到70°时正三角形空心螺钉组的股骨和内固定位移小于倒三角形空心螺钉组,与先前的研究相似[35,43],正三角形空心螺钉固定与倒三角形空心螺钉固定基本相当。对于股骨颈内固定系统优于空心螺钉的情况,可以从以下方面解释:一方面,在股骨颈内固定系统中,动力髋螺钉和锁定防旋转螺钉提供了坚强的角度支撑并有效地将骨折保持在适当位置,与动力髋螺钉配合一枚空心螺钉相比,股骨颈内固定系统通过锁定使得锁定防旋螺钉与主钉更稳固地固定在一起为成为统一整体,具有更好的防旋作用;另一方面,在锁定板的远端置入2枚直径为5 mm的锁定螺钉可以将锁定钢板和股骨干锁定为整体。因此就生物力学而言,股骨颈内固定系统比空心螺钉固定类型提供更好的锚固作用,并有助于降低股骨近端的应力,减少股骨和内固定植入物的移位,可以为骨折愈合创造良好的力学环境。
实验的局限性主要在于下列几个方面:①模型是在股骨设定为均质、连续和各向同性弹性材料的基础上进行的,但实际上人体骨骼为各向异性材料,所以有限元实验时的材料属性可能会影响到最后的结果。但是,此次实验的目标是研究整体趋势而不是准确值,所以这样的设置可以认为是合理的。②设定骨折类型为 Pauwels Ⅲ型不稳定性股骨颈骨折,实验结果不支持针对其他类型或其他角度股骨颈骨折的解释。③参照对象为正三角形和倒三角形空心螺钉内固定,因此实验结果也不支持对其他形状空心螺钉类型进行解释。④作为前期基础研究,此次实验只建立在有限元分析方法上,未做尸体生物力学实验。在此次实验的基础上,作者会进一步进行尸体生物力学实验。在未来的的研究中,希望可以细化Pauwels角度、增加不同载荷条件和更多的内固定装置系统进行比较,以期为临床实践提供更多的理论参考。
结论:总之,应用有限元分析方法研究了股骨颈内固定系统治疗不稳定性Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折的生物力学效应,并将其与不同的空心螺钉装置进行比较,结果发现与两种空心螺钉装置相比,股骨颈内固定系统在治疗Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折中显示出更低的股骨近端应力、更小的股骨与内固定装置的位移。这表明股骨颈内固定系统具有更小的骨折端和内固定移位风险,股骨颈内固定系统在治疗Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折中显示出更优的生物力学稳定性,可以作为临床上治疗不稳定性股骨颈骨折时的一种新选择。
作者贡献:范智荣、苏海涛进行实验设计,实验实施为范智荣、周霖,实验评估为江涛、刘子桃,资料收集为黄晖达、周俊德,范智荣成文,苏海涛审校。
经费支持:该文章接受了“广东省自然科学基金项目(2018A0)”的资助。所有作者声明,经费支持没有影响文章观点和对研究数据客观结果的统计分析及其报道。
利益冲突:文章的全部作者声明,在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。
写作指南:该研究遵守国际医学期刊编辑委员会《学术研究实验与报告和医学期刊编辑与发表的推荐规范》。
文章来源:《医用生物力学》 网址: http://www.yyswlx.cn/qikandaodu/2021/0205/333.html