股骨颈系统治疗成人Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折的有限元分析

背景：对于PauwelsⅢ型股骨颈骨折，内固定方式选择尚未达成共识。目的：采用三维有限元方法分析股骨颈系统治疗成人PauwelsⅢ型股骨颈骨折的生物力学特征，为其在临床实践中的应用提供理论依据。方法：利用志愿者CT影像资料建立PauwelsⅢ型股骨颈骨折模型，同时建立4种内固定模型：4枚空心拉力螺钉、双平面双支撑螺钉固定、经皮加压钢板、股骨颈系统。将内固定模型与股骨模型按照临床常用固定方法进行装配，最后使用Ansys软件进行加载、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)股骨近端骨折块应力主要分布在股骨颈下方靠近股骨距附近，4枚空心拉力螺钉组应力峰值最大，股骨颈系统组最小；(2)近端骨折块位移峰值4枚空心拉力螺钉组最大，股骨颈系统组最小；(3)股骨位移峰值经皮加压钢板组位移峰值最大，双平面双支撑螺钉固定组最小；(4)内固定应力主要分布在骨折面附近内固定装置表面，经皮加压钢板组应力峰值最大，4枚空心拉力螺钉组最小；(5)内固定位移峰值经皮加压钢板组位移峰值最大，双平面双支撑螺钉固定组最小；(6)结果表明，相较于其他3组，股骨颈系统显示出更小的近端骨折块应力及位移，内固定应力分布更均匀、分散，力的传导性更好。此外，双平面双支撑螺钉内固定位移峰值最小，但其内固定应力大于股骨颈系统，且应力相对集中，这可能会导致螺钉断裂。结果说明，股骨颈系统生物力学稳定性更优，可以为骨折愈合创造更好的力学环境。