骨水泥分布位置与含量对股骨反转子间骨折应力、位移影响的有限元分析

背景：股骨近端防旋髓内钉是治疗骨质疏松性反转子间骨折的首选治疗方案，其中骨水泥增强可减少股骨近端防旋髓内钉切出与切穿的概率，但目前没有相关生物力学研究证明骨水泥的含量及位置对骨折端应力及位移的影响。目的：通过有限元方法分析骨水泥增强型股骨近端防旋髓内钉中骨水泥含量及位置对老年骨质疏松性股骨反转子间骨折应力、应变及位移的影响。方法：采用Mimics软件建立健康成年女性右侧股骨模型，并在Geometric软件中进行光滑处理，利用Solidworks软件分别建立股骨近端防旋髓内钉(无骨水泥、头端球形1 mL骨水泥、头端球形2 mL骨水泥、头端球形3.4 mL骨水泥、螺旋刀片周围圆柱形5 mL骨水泥)5种类型内固定方式及股骨反转子间骨折(AO分型31-A3.1型)模型，装配后，在Ansys软件中比较5种模型内植物的总应力分布、应力峰值及位移。结果与结论：(1)无骨水泥与头端球形1 mL、头端球形2 mL、头端球形3.4 mL、螺旋刀片周围圆柱形5 mL骨水泥增强型股骨近端防旋髓内钉组内植物的应力峰值分别为571.07 MPa(位于螺旋刀片与主钉交界处)，495.45 MPa(位于螺旋刀片与主钉交界处)、467.20 MPa(位于主钉与远端螺钉连接处)、642.70 MPa(位于主钉与远端螺钉连接处)、458.58 MPa(位于远端与主钉交界处)；(2)无骨水泥与头端球形1 mL、头端球形2 mL、头端球形3.4 mL、螺旋刀片周围圆柱形5 mL骨水泥增强型股骨近端防旋髓内钉组内植物的最大位移量分别为9.260 5,7.589 1,7.316 8,6.790 7,6.615 7 mm，均位于股骨头近端；(3)结果显示，采用股骨近端防旋髓内钉内固定股骨反转子间骨折时，骨水泥增强较未增强有明显的力学稳定性，并且螺旋刀片周围5 mL骨水泥的增强效果最好，对于老年不稳定型股骨转子间骨折是优先选择。