“倒品字”与“品字”空心钉不同Pauwels分型骨折的生物力学性能研讨

股骨头骨折多发于老年人，以及运动伤。呈现多种骨折方式，以及多种的手术方案。最常见的就是倒品字三角钉方式。这里从原理层面探讨相对于正品字三角钉的优劣性。...



股骨头骨折多发于老年人，以及运动伤。呈现多种骨折方式，以及多种的手术方案。最常见的就是倒品字三角钉方式。这里从原理层面探讨相对于正品字三角钉的优劣性。取正常青年扫描股骨头CT备用。三维重构出正常股骨，然后导出点云，在SOLIDWORKS中制作钉子模型，并装配。导入ANSYS WORKBENCH分析。

Pauwels分型根据骨折线的夹角将骨折分为3型，Pauwels I型骨折线小于30°，Pauwels II型骨折骨折线为30°～50°，Pauwels III型骨折骨折线为大于50°。

假设为骨折面完全断裂并处于接触状态，摩擦系数为0.2。将股骨三维有限元模型内外髁下缘全部节点的自由度约束为0作为边界条件，即远端各节点在X、Y、Z轴上的位移为0。考虑骨瓮髋臼窝作用于股骨头上的力，对于肌肉力，仅取大转子附近的外展肌力(臀中肌与梨状肌)和股外侧肌力外展肌作为有限元分析的外载荷，予以轴向600 N应力，平均作用于股骨头与髋臼接触面，沿轴向向下，分析静态下股骨及内固定的应力分布。1为位移云图，2为整体应力云图，3为空心钉云图，4为下剖面应力云图5为上剖面应力云图6为布钉方式Pauwels分型根据骨折线夹角

正品字空心钉

倒品字空心钉

30°

0.60968

0.60759

50°

0.63425

0.63488

70°

0.66159

0.65360

倒品字型位移小于正品字型，更能承受大载重，力学性能更优异。



左：正品字型下骨折面应力云图 右:倒品字型下骨折面应力云图

倒品字型空心钉布局，界面应力分布更为均匀不存在较大的应力集中，更有利于愈合。同时倒品字型骨折面最大应力小于正品字型，有效减少了应力损伤。同时两者都是下部应力大于骨折面上部，一定程度上实现了通过加压作用来维持骨折端紧密接触。

分析：

具体数据不再赘述。整体分析显示：1.‘倒品字’布局优于‘正品字’布局。2.螺钉能够提供骨折端的滑动加压功能，对骨折端在愈合过程中的紧密接触有益，有利于骨折端的愈合；3，三枚平行的螺钉提供了股骨颈横截面的稳定能力，能够有效的提供防旋力；4. “倒品字”形的排列方式避免了正三角形排列时对股骨转子下的应力集中，已经被证明能够有效降低继发性股骨转子下骨折的发生率。然而，由于其对于骨折端无有效控制，不能控制术后骨折端的压缩，对于骨质疏松相对严重的病人术后往往发生明显的髋关节短缩。

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