【摘要】：目的:(1).利用數(shù)字化技術(shù)逆向工程技術(shù)建立三種Pauwels分型的股骨頸骨折三維仿真模型,并以尸體股骨標(biāo)本行股骨頭壓縮實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證有限元模型的有效性;(2).用四種內(nèi)固定方式分別固定三種Pauwells股骨頸骨折模型、以股骨假體行股骨頭置換模擬手術(shù),建立四種骨折內(nèi)固定及股骨頭置換有限元模型,在有限元分析軟件Ansys-14.0中求解;(3).分析比較各模型各個(gè)部件的等效應(yīng)力、合位移云圖分布,綜合比較各術(shù)式用于各型股骨頸骨折的生物力學(xué)特點(diǎn),為臨床治療該型骨折提供理論依據(jù)。方法:隨機(jī)選取2010年-2016年在廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院住院的病人,納入標(biāo)準(zhǔn):股骨無(wú)腫瘤、骨折、畸形等骨質(zhì)破壞,年齡25-60歲,性別不限。Philips64排螺旋CT掃描近端股骨,共收集到20套CT掃描數(shù)據(jù),以Dicom格式數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics-17.0重建出近端股骨3D模型;股骨3D模型以STL格式導(dǎo)入逆向工程軟件Geomagic Studio-12.0分別向水平方向30°、50°、70°模擬截骨,制作三種Pauwels角股骨頸骨折。行股骨置換時(shí),模擬截骨部位及截骨量按臨床上股骨頭置換手術(shù)的標(biāo)準(zhǔn),獲得三種類(lèi)型Pauwells角股骨頸骨折模型及按股骨頭置換標(biāo)準(zhǔn)截骨后的股骨模型,擬合成NURBS曲面后,以IGS格式導(dǎo)入軟件交互式CAD/CAM軟件UG-8.0,用縫合功能縫合成三維仿真實(shí)體模型;用三維繪圖軟件Pro E-5.0野火版繪制出四種內(nèi)固定三維模型:動(dòng)力髖螺釘(DHS)、動(dòng)力髖螺釘+1枚拉力螺釘(DHS+LS)、三枚倒三角形排列的拉力螺釘(3-LS)、股骨近端鎖定鋼板(PFLP)。用股骨頭置換(FHR)病人術(shù)后CT圖像,經(jīng)過(guò)逆向重建可獲得股骨假體;再將以上骨折模型和內(nèi)固定、股骨假體模型導(dǎo)入有限元前處理軟件Hypermesh-11.0,裝配成骨折內(nèi)固定及股骨頭置換系統(tǒng):即 動(dòng)力髖螺釘固定、動(dòng)力髖螺釘加一枚拉力螺釘固定、三枚拉力螺釘固定、股骨近端鎖定鋼板固定、股骨頭置換‖系統(tǒng),通過(guò)布爾運(yùn)算、劃分實(shí)體網(wǎng)格、導(dǎo)回Mimics-17.0賦材料屬性、施加載荷和約束等步驟建立有限元模型,最后導(dǎo)入有限元分析軟件Ansys-14.0中求解,逐一分析每種術(shù)式的等效應(yīng)力、合位移分布及峰值,比較這些術(shù)式治療各型Pauwels角股骨頸骨的優(yōu)劣性。結(jié)果:建成了三種Pauwels分型股骨頸骨折模型,并創(chuàng)建了分別以四種內(nèi)固定術(shù)式及股骨頭置換分別對(duì)三種Pauwels股骨頸骨折模型行虛擬手術(shù)的三維有限元模型,通過(guò)Ansys-14.0逐一求解每個(gè)模型的應(yīng)力、位移狀況。Pauwels-Ⅰ型股骨頸骨折虛擬手術(shù)模型:整體應(yīng)力:a.動(dòng)力髖螺釘(DHS):105.6170、b.動(dòng)力髖螺釘+1枚拉力螺釘(DHS+LS):65.4406、c.三枚倒三角形排列的拉力螺釘(3-LS):43.5766、d.股骨近端鎖定鋼板(PFLP):43.6657、e.股骨頭置換(FHR):43.8583(單位:Mpa)(下同);整體位移:a.0.7297、b.0.5863、c.0.7536、d.0.5687、e.0.6232(單位:mm)。Pauwells-Ⅱ型股骨頸骨折內(nèi)固定模型:整體應(yīng)力:a:179.3238、b:80.3592、c:62.9291、d:53.1107、e.43.8583(Mpa);整體位移:a:0.9258、b:0.6222、c:0.8878、d:0.6259、e.0.6232(mm)。Pauwels-Ⅲ型股骨頸骨折內(nèi)固定模型:a.248.5948、b.98.4781、c.68.6780、d.60.4346、e.43.8583(Mpa);整體位移:a.1.0834、b.0.6616、c.0.7879、d.0.5682、e.0.6232(mm)。綜合分析表明:五種術(shù)式中股骨頭置換術(shù)用于三種Pauwells股骨頸骨折,整體應(yīng)力、內(nèi)置物應(yīng)力均較小,位移與其他術(shù)式差別不大。四種骨折內(nèi)固定術(shù)式中三枚拉力螺釘固定及股骨近端鎖定鋼板固定所受應(yīng)力峰值較小;動(dòng)力髖+1螺釘固定位移峰值較小。結(jié)論:(1).以應(yīng)力、位移兩項(xiàng)指標(biāo)為比較標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于各型股骨頸骨折,股骨頭置換都是最優(yōu)術(shù)式;(2).若選擇內(nèi)固定治療:對(duì)于Pauwels-Ⅰ型股骨頸骨折,3枚拉力螺釘或股骨近端鎖定鋼板為應(yīng)為首選,動(dòng)力髖系統(tǒng)聯(lián)合1枚拉力螺釘亦可使用,而單純動(dòng)力髖固定則不推薦使用;Pauwels-Ⅱ型股骨頸骨折:股骨近端鎖定鋼為首選,動(dòng)力髖系統(tǒng)聯(lián)合1枚拉力螺釘優(yōu)于3枚拉力螺釘;Pauwels-Ⅲ型股骨頸骨折則推薦使用固定更為牢固的股骨近端鎖定鋼板。
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【學(xué)位授予單位】：廣州醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：R687.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2209259