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中华关节外科杂志(电子版) ›› 2019, Vol. 13 ›› Issue (02) : 230 -236,260. doi: 10.3877/cma.j.issn.1674-134X.2019.02.017

所属专题: 文献

临床经验

两种常用内固定治疗股骨转子间骨折的有限元分析
韩亮1, 卢向东2,(), 张晋峰2   
  1. 1. 030000 太原,山西医科大学第一医院骨科;056300 武安市第一人民医院骨1科
    2. 030000 太原,山西医科大学第一医院骨科
  • 收稿日期:2018-02-06 出版日期:2019-04-01
  • 通信作者: 卢向东

Finite element analysis of dynamic hip screw and proximal femoral nail antirotation internal fixation for intertrochanteric fracture

Liang Han1, Xiangdong Lu2,(), Jinfeng Zhang2   

  1. 1. Department of Orthopedics, First Hospital of Shanxi Medical University, Taiyuan 030000, China; Department of Orthopedics, Wu’an First Hospital, Wu’an 056300, China
    2. Department of Orthopedics, First Hospital of Shanxi Medical University, Taiyuan 030000, China
  • Received:2018-02-06 Published:2019-04-01
  • Corresponding author: Xiangdong Lu
  • About author:
    Corresponding author: Lu Xiangdong, Email:
引用本文:

韩亮, 卢向东, 张晋峰. 两种常用内固定治疗股骨转子间骨折的有限元分析[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2019, 13(02): 230-236,260.

Liang Han, Xiangdong Lu, Jinfeng Zhang. Finite element analysis of dynamic hip screw and proximal femoral nail antirotation internal fixation for intertrochanteric fracture[J]. Chinese Journal of Joint Surgery(Electronic Edition), 2019, 13(02): 230-236,260.

目的

比较动力髋螺钉(DHS)与股骨近端防旋髓内钉(PFNA)内固定治疗AO2.1型股骨转子间骨折的生物力学稳定性。

方法

运用有限元分析法,通过Mimics软件以及Geomagic软件分别建立正常股骨、DHS固定骨折模型、PFNA固定骨折模型,通过有限元分析软件模拟股骨负重时(单腿站立时股骨所承受的最大峰值),通过股骨应力分析、股骨内外侧应力、股骨头位移和内固定自身应力及位移等观察指标,来比较两种内固定方法对股骨生物力学的影响。

结果

PFNA组在股骨的内外侧应力以及股骨头位移均小于DHS组,且内固定本身应力及位移也小于DHS组。

结论

在治疗AO2.1型股骨转子间骨折中,PFNA组的股骨内外侧应力、股骨头位移、内固定自身应力及位移的值均小于DHS组,且更加接近于正常股骨,PFNA相比于DHS有着生物力学上的优势。

Objective

To compare the biomechanical stability of AO2.1 type intertrochanteric fractures treated with dynamic hip screw (DHS) and proximal femoral nail antirotation (PFNA) internal fixation.

Methods

Using the finite element analysis method, the normal femur, DHS fixed fracture model and PFNA fixed fracture model were established by Mimics software and Geomagic software respectively. The finite element analysis software was used to simulate the femoral weight (the maximum peak of the femur when standing on one leg). Femoral stress analysis, internal and external femoral stress, femoral head displacement and internal fixation stress and displacement were used to compare the effects of two internal fixation methods on femoral biomechanics.

Results

The internal and external femoral stress of PFNA group was less than that of DHS group, and the internal fixation itself stress and displacement of PFNA group was also smaller than the DHS group.

Conclusion

In the treatment of AO2.1 femoral intertrochanteric fractures, the values of the internal and external femoral stress, femoral head displacement, internal fixation stress and displacement of PFNA are smaller than those of DHS group, and are closer to the normal femur; PFNA may have biomechanical advantages over DHS in the treatment of this type of fracture.

图1 股骨骨折模型。图A 为股骨正面观骨折线模型(不含骨折块);图B 为股骨正面观骨折线模型(含骨折块);图C 为股骨后面观骨折线模型(不含骨折块);图D 为股骨后面观骨折线模型(含骨折块)
图2 股骨PFNA(股骨近端髓防旋髓内钉)内固定几何模型。图A 为PFNA装配到股骨上的正面观;图B 为PFNA装配到股骨上的后面观;图C 为PFNA模型
图3 股骨DHS(动力髋螺钉)内固定几何模型。图A 为DHS装配到股骨上的正面观;图B 为DHS装配到股骨上的后面观;图C 为DHS模型
表1 3组股骨有限元模型节点及单元数量表
表2 股骨各结构组织材料参数表
图6 正常股骨Displacement位移云图。 根据图中右侧标尺,颜色从下到上值越大
图8 PFNA( 股骨近端防旋髓内钉)内固定Displacement位移云图( 股骨头位移)。根据图中右侧标尺,颜色从下到上值越大
图10 DHS( 动力髋螺钉)内固定Displacement位移云图( 股骨头位移)。根据图中右侧标尺,颜色从下到上值越大
表3 3组股骨模型对应的应力最大值及位移数据汇总
[1]
Miyamoto RG, Kaplan KM, Levine BR, et al. Surgical management of hip fractures: an evidence-based review of the literature. I: femoral neck fractures[J]. J Am Acad Orthop Surg, 2008, 16(10): 596-607.
[2]
Li J, Xu XZ, You T, et al. Early results of the proximal femoral nail antirotation-Asia for intertrochanteric fractures in elderly Chinese patients[J]. Saudi Med J, 2014, 35(4): 385-390.
[3]
Guo Q, Shen Y, Zong Z, et al. Percutaneous compression plate versus proximal femoral nail anti-rotation in treating elderly patients with intertrochanteric fractures: a prospective randomized study[J]. J Orthop Sci, 2013, 18(6): 977-986.
[4]
李浩.老年股骨转子间骨折手术治疗进展[J].浙江创伤外科,2013,18(4):606-608.
[5]
Bhakat U, Bandyopadhayay R. Comparitive study between proximal femoral nailing and dynamic hip screw in intertrochanteric fracture of femur[J]. Open J Orthop, 2013, 3(7): 291-295.
[6]
Aktselis I, Kokoroghiannis C, Fragkomichalos E, et al. Prospective randomised controlled trial of an intramedullary nail versus a sliding hip screw for intertrochanteric fractures of the femur[J]. Int Orthop, 2014, 38(1): 155-161.
[7]
Sowmianarayanan S, Chandrasekaran A, Kumar RK. Finite element analysis of a subtrochanteric fractured femur with dynamic hip screw, dynamic condylar screw, and proximal femur nail implants--a comparative study[J]. Proc Inst Mech Eng H, 2008, 222(1): 117-127.
[8]
Sitthiseripratip K, Van Oosterwyck H, Vander Sloten J, et al. Finite element study of trochanteric gamma nail for trochanteric fracture[J]. Med Eng Phys, 2003, 25(2): 99-106.
[9]
Kobayashi E, Wang TJ, Doi H, et al. Mechanical properties and corrosion resistance of Ti-6Al-7Nb alloy dental castings[J]. J Mater Sci Mater Med, 1998, 9(10): 567-574.
[10]
Wirtz DC, Pandorf T, Portheine F, et al. Concept and development of an orthotropic FE model of the proximal femur[J]. J Biomech, 2003, 36(2): 289-293.
[11]
叶书熙.股骨近端新型解剖锁定钢板的应用解剖学及生物力学三维有限元研究[D].广州:南方医科大学,2013.
[12]
胥少汀,李晴航.实验性粗隆间骨折不同内固定方法的生物力学比较[J].中华外科杂志,1991,29(4):251-255.
[13]
侯威.三种内固定方式固定股骨粗隆间不稳定型骨折的三维有限元分析[D].衡阳:南华大学,2012.
[14]
李山珠,周鹏鹤,梅炯.DHS与PFNA内固定Evans-Jensen Ⅱb型股骨粗隆间骨折的有限元研究[J].中国骨与关节损伤杂志,2009,24(9):771-774.
[15]
毛晓岗,赵均海.股骨上段应力状态分析[J].中国临床解剖学杂志,1996,14(3):234-236.
[16]
Niinomi M. Recent research and development in titanium alloys for biomedical applications and healthcare goods[J]. Sci Technol Adv Mater, 2003, 4(5): 445-454.
[17]
顾立强,戚剑.创伤骨科周围神经损伤临床热点问题讨论[J].中华显微外科杂志,2010,33(6):476-480.
[18]
秦宏敏,刘汉涛,余东洋.股骨近端防旋髓内钉治疗各型股骨粗隆间骨折200例[J/CD].中华关节外科杂志(电子版),2016,10(6):680-684.
[19]
蔡保塔,徐成毅,曹军,等.三种内固定方式治疗老年股骨转子间骨折的疗效比较[J].中华创伤骨科杂志,2016,18(7):564-568.
[20]
杨声波,陈文帅,沈伟冰.PFNA与DHS治疗23例老年股骨粗隆间骨折疗效对比分析[J].福建医药杂志,2007,29(6):35-37.
[21]
程谅明.股骨粗隆间骨折不同内固定方法治疗分析[J].中国骨与关节损伤杂志,2006,21(3):222-223.
[22]
米树峰.股骨转子间骨折治疗方法的几种方案探讨[J].中国实用医药,2013,8(25):102-103.
[23]
聂治军,常彦海,袁启令,等.三种手术方式治疗高龄不稳定性股骨粗隆间骨折的对比研究[J/CD].中华关节外科杂志(电子版),2017,11(2):128-134. doi:10.3877/cma.j.issn.1674-134X.2017.02.004.
[24]
吴兵,王春辉,姜曙祥,等.股骨粗隆间骨折的AO分型与治疗对策[J].中国矫形外科杂志,2005,13(10):731-733.
[25]
Verdonschot NJJ, Huiskes R, Freeman MA. Pre-clinical testing of hip prosthetic designs: a comparison of finite element calculations and laboratory tests[J]. Proc Inst Mech Eng H, 1993, 207(3):149-154.
[1] 中华医学会骨科学分会关节外科学组, 广东省医学会骨质疏松和骨矿盐疾病分会, 广东省佛山市顺德区第三人民医院. 中国髋部脆性骨折术后抗骨质疏松药物临床干预指南(2023年版)[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 751-764.
[2] 刘丹丹, 宋鸣, 李霞, 徐夏君. 老年髋部骨折术后便秘的影响因素及其列线图预测模型[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(05): 607-612.
[3] 郭璐琦, 赵雅琦, 李霁欣, 周兰, 林金鹏, 张子砚, 李俊杰, 王少白. 免荷矫形器对膝骨关节炎的生物力学影响的研究进展[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(04): 560-565.
[4] 王波, 许珂, 刘林, 张斌飞, 庄岩, 许鹏. 全髋关节置换术在老年髋臼骨折中的应用[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(03): 385-390.
[5] 王晓伟, 王晔来, 徐宇航, 征华勇, 张建政, 刘智, 孙天胜. 老年髋部骨折后血钠紊乱与死亡风险的相关研究[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(02): 186-194.
[6] 谢文伟, 吴利洲, 冯庆裕, 张家勋, 叶龙城, 姚沛全, 王志坤, 李再学, 余颖锋. 双瓣钢板内固定系统治疗前交叉韧带止点骨折的研究[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2022, 16(06): 697-704.
[7] 张起尧, 刘子文. 复杂腹壁疝的解剖和生物力学基础[J]. 中华疝和腹壁外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 674-676.
[8] 匡芸芸, 张悦, 张其梦, 张玉梅. 延续管理对老年COPD髋部骨折术后患者肺功能恢复的临床分析[J]. 中华肺部疾病杂志(电子版), 2023, 16(02): 251-253.
[9] 宗宇宁, 薛海鹏, 韩天宇, 张昊, 王帅, 马翔宇, 纪振钢, 周大鹏. 解剖状骨水泥占位器在治疗内侧柱缺失型肱骨近端骨折中的实用性的有限元分析[J]. 中华肩肘外科电子杂志, 2023, 11(03): 242-251.
[10] 潘超, 张博, 韩磊, 刘俊阳, 崔鹏, 闫兵山, 田旭, 刘林涛, 东靖明. 肩锁关节脱位治疗的研究进展[J]. 中华肩肘外科电子杂志, 2023, 11(02): 186-191.
[11] 崔梦凡, 贺瑞, 李晓娜, 陈维毅, 宋耀文. 角膜生物力学评估参数的应用进展[J]. 中华眼科医学杂志(电子版), 2023, 13(04): 236-240.
[12] 刘佳, 贺瑞, 李晓娜. 断层扫描生物力学指数应用于屈光手术术前早期圆锥角膜筛查的临床研究[J]. 中华眼科医学杂志(电子版), 2022, 12(06): 341-346.
[13] 张子砚, 曾红, 许苑晶, 郭璐琦, 王金武, 王少白, 任富超, 缪伟强, 戴尅戎, 王茹. 膝关节生物力学标志物预测膝关节炎研究进展[J]. 中华老年骨科与康复电子杂志, 2023, 09(05): 315-320.
[14] 张乾龙, 王继荣, 宋晨辉, 刘修信, 任政, 刘宇哲, 阿里木江·玉素甫, 覃祺, 冉建. 两种髓内钉固定A3.1粗隆间骨折的有限元分析:增强型PFNA与InterTan[J]. 中华老年骨科与康复电子杂志, 2023, 09(04): 209-217.
[15] 黄秉志, 陈楠楠. 髋部骨折术后肺炎发生的危险因素分析[J]. 中华老年骨科与康复电子杂志, 2022, 08(06): 338-344.
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