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中华关节外科杂志(电子版) ›› 2019, Vol. 13 ›› Issue (02) : 230 -236. 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/OL]. 中华关节外科杂志(电子版), 2019, 13(02): 230-236.

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

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
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