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人工关节置换治疗骨质疏松股骨转子间不稳定骨折的生物力学研究

作　者: 彭李华
导　师: 陈世荣
学　校: 重庆医科大学
专　业: 外科学
关键词: 股骨转子间骨折骨质疏松关节成形术三维有限元
分类号: R687.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

背景:股骨转子间骨折是老年人常见的骨质疏松性骨折,其中约35%-40%是不稳定的。随着对此类骨折认识的不断提高,尽早手术减少并发症以成为大多数外科医生的共识;多种内固定方式运用于临床,对股骨转子间稳定型骨折取得较好效果;老年患者合并骨质疏松,股骨转子间不稳定骨折的内固定失败率较高;且内固定术后需要长时间卧床等待骨折愈合,并发症发生率较高;近年来人工股骨头置换术运用于治疗股骨转子间不稳定骨折,取得较好效果;患者可以术后早期下床活动,减少和避免并发症的发生。目前国内外对股骨不稳定型转子间骨折治疗的研究主要集中于临床研究,相关基础的生物力学研究较少,且集中于普通力学试验。普通力学实验无法直接运用于人体,只能测出部分点的力学参数,且模型间可比性低;随着计算机技术的飞速发展,数字骨科概念的提出,骨科生物力学研究进入数字时代;三维有限元分析法是生物力学研究的重要方法,能够很好分析关节、脊柱等生物力学问题,成为人体生物力学研究的有效分析方法。目的:运用计算机模拟骨质疏松股骨转子间不稳定型骨折人工关节置换术,并做术后股骨及假体的应力分析,评估术后的假体的初始稳定性;为关节假体的选择及股骨近段骨折的重建方法提供理论依据。方法:对志愿者双下肢进行薄层CT扫描,获得股骨数据,将图像数据导入图像处理软件Mimics11.1进行图像处理,生成股骨骨皮质内、外表面的轮廓曲线;再将轮廓曲线数据导入建模软件Unigraphic NX4.0进行实体建模,得到具有骨皮质、骨松质、骨髓腔的股骨三维模型;根据Depuy公司AML生物型假体及施乐辉公司Muller骨水泥假体设计参数在建模软件UG4.0中分别进行三维建模,得到AML普通柄A、加长柄B、solution柄C、普通骨水泥柄D的三维数字模型。在建模软件UG4.0中模拟人工股骨头置换手术,分别将普通柄A、加长柄B、solution柄C、普通骨水泥柄D植入经过股骨颈截骨的正常股骨与转子间骨折的股骨,得到模型第1组(A1、A2),第2组(B1、B2),第3组(C1、C2),第4组(D1、D2);将模型分别导入有限元分析软件ansys11.0;进行四面体网格划分,股骨近端做网格加密处理,参照相关文献对材料赋值、定义接触、受力加载、应力分析。结果:1建立了骨质疏松股骨、假体、关节置换术后的三维有限元模型。2从股骨整体受力而言,置换后股骨小转子及股骨上段受力较术前明显减少,股骨距应力下降最为明显。而股骨应力集中区位于股骨髁上,较术前向股骨远端移位;位于假体远端的股骨应力明显增加,股骨上最大等效应力较术前增加。股骨上段应力较小。正常的关节置换组(对照组)与股骨转子间骨折人工关节置换组(实验组)对比:可见股骨整体的受力趋势相同,关节力通过金属假体传向股骨远端。实验组股骨近端受力比对照组小,且股骨上最大等效应力增加.长柄假体与短柄假体的对比,股骨下端的受力趋势一致,假体的长度的增加,对股骨下端的应力的改变较少.生物型假体与骨水泥假体对股骨受力的影响趋势一致;骨水泥假体实验组与对照组股骨的受力趋势相近。3假体柄应力从上往下传递,主要集中在假体下端与骨髓腔峡部紧密结合的部分,假体下端子弹头部分未与骨骼接触所以受力较小。假体中下段把应力传向股骨。假体最大等效应力,大于股骨应力。柄长度的增加未改变假体受力的趋势,受力主要是集中在假体与骨髓腔峡部紧密结合的部分。结论:人工关节置换改变了股骨的受力方式。股骨转子间骨折关节置换后的假体稳定性较好,在正常载荷下人工关节稳定。股骨峡部完整,假体柄的长度不同对置换后股骨受力改变较小。骨水泥由于提供即刻的稳定性,结合上端钢丝固定对股骨转子间骨折稳定性重建,使实验组与对照组股骨的受力趋势相近。

全文目录

英汉缩略语名词对照  5-6
中文摘要  6-9
英文摘要  9-14
前言  14-16
1 材料与方法  16-21
2 结果  21-22
3 讨论  22-28
结论  28-29
参考文献  29-34
附图  34-39
文献综述  39-45
致谢  45-46
攻读硕士学位期间撰写和发表的论文  46

人工关节置换治疗骨质疏松股骨转子间不稳定骨折的生物力学研究

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