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股骨颈骨折内固定术后前倾角变化对股骨近端力学影响的有限元分析
作者：蔡跃波唐迎春李建赤徐自强
来源：《中国当代医药》2016年第01期
[摘要] 目的使用有限元分析内固定术治疗股骨颈骨折后前倾角变化对股骨近端力学产生
的影响，为股骨颈骨折内固定治疗的有效性提供重要依据。方法 2015年5～8月，选择1名男性志愿者，身体健康，使用16层螺旋CT对该志愿者的髋关节进行扫描，获取数据，在CAD 软件和三维重建软件的基础上，以股骨近端为目标，结合有限元分析建立Pauwells角是70°的三维模型，该模型中股骨颈骨折接受内固定术后的前倾角度数分别是0°、10°、20°，然后将人体缓慢行走时应承受的约束力和应承载的负荷附加到该三维模型上，观察不同模型间股骨近端的应力分布情况。结果当前倾角为10°时，股骨近端承受的最大应力值是200 MPa，位移是1.2 mm，随着前倾角增大或者减小，股骨端承受的应力和位移也会随之增大。结论在股骨颈骨折的内固定术中，帮助患者恢复前倾角对患者术后康复异常重要，可明显抑制术后患者出现股骨头坏死。
[关键词] 股骨颈骨折；内固定术；前倾角变化；力学影响；有限元分析
[中图分类号] R683.42 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2016）01（a）-0107-04
股骨颈骨折属于骨折的一种，常见于老年人，其在全身骨折中占3.58%[1]。股骨颈骨折的治疗方以手术为主，其中最主要的方法有两种，一是髋关节置换，二是空心螺钉内固定[2]，
其中以空心螺钉内固定为主。空心螺钉内固定术成功的保证是解剖复位的良好性，但是内固定术后股骨颈前倾角的变化在X线片中很难看出[3]，因此，解剖复位的效果往往不甚理想。目前，对于内固定术后股骨颈前倾角变化对股骨近端产生的力学影响还没有严格的生物学证明，因此，本研究针对这个课题进行有限元分析，以期为前倾角的解剖复位提供有效的依据。
1 资料与方法
1.1 有限元模型的建立和前倾角测量
2015年5～8月，选取1名身体健康的男性志愿者，年龄32岁，体重72 kg，用CT对其
双髋关节进行扫描。扫描仪器为16排螺旋CT，扫描电压为120 kV，电流为100 mA。骨组织窗扫描，结果为骨组织层厚为1.6 mm，层间隔为0.626 mm。将CT扫描结果以Dicom的格式导入到Mimics中[4]，建立股骨近端的三维模型。
测量患者股骨颈的前倾角，结果为10.32°，将该前倾角假设为10°，分别以股骨近端为目标建立0°、10°、20°的三维模型，如图1所示。