动力加压锁定钉板系统与空心拉力螺钉固定Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折的生物力学比较

目的 比较股骨颈动力加压锁定钉板系统与空心拉力螺钉固定PauwelsⅢ型股骨颈骨折的生物力学性能.方法 选取7具人体股骨防腐标本,按照Pauwels角=70°将股骨颈锯断制成PauwelsⅢ型股骨颈骨折模型,使用传统空心拉力螺钉及股骨颈动力加压锁定钉板系统分别固定骨折(两种方法先选其一固定,而后拆除后再使用另一种方法固定);取股骨干中段截断,股骨干与水平面成75°置于包埋模具内并固定在材料试验平台上,在股骨颈骨折线两边安装光学传感器;分别加载垂直、侧方及旋转载荷各三次,其中垂直及侧方设定最大载荷为400N,旋转载荷为2.5 N·m,记录第三次垂直、侧方及旋转三种载荷下骨折断端间的滑动位移或相对角位移,计算两种内固定物对抗不同方式载荷的刚度值并进行对比.另外,将一名25岁健康男性志愿者的左侧股骨CT数据导入相应软件并制作PauwelsⅢ型股骨颈骨折模型,同时将空心拉力螺钉及股骨颈动力加压锁定钉板系统材料属性进行赋值后最终制成骨折固定后的有限元模型,在静力载荷加载下进行有限元分析,测量兴趣部位应力值及骨折断端间移位值并进行对比.结果 尸体标本测试在垂直、侧方及旋转载荷加载测试中,股骨颈动力加压锁定钉板系统组相应的刚度值分别为(3 904±1 148) N/mm,(4 324±1 234) N/mm和(11.45±4.95)N·m/°,而空心拉力螺钉组分别为(3 020±1 150) N/mm,(3 020±854) N/mm和(6.53±4.83)N· m/°;两组比较,差异均有统计学意义(t=2.7194,4.7694和2.9424;P=0.0347,0.0050和0.0423).有限元分析显示在垂直静力载荷为600N的作用下,股骨颈动力加压锁定钉板系统固定时,股骨及螺钉上的最大应力值分别为:40.1 MPa和126.4 MPa,空心拉力螺钉固定时相应的应力值为:98.1 MPa和145.5 MPa,前者均小于后者;而骨折断端间的最大压应力值,股骨颈动力加压锁定钉板系统固定时为14.37 MPa,空心拉力螺钉固定时为9.39 MPa,前者远大于后者.骨折断端间移位裂隙大小对比显示股骨颈动力加压锁定钉板系统固定明显小于空心拉力螺钉固定.结论 股骨颈动力加压锁定钉板系统能为PauwelsⅢ型股骨颈骨折提供更为坚强的固定,生物力学性能更好,股骨及螺钉断裂的风险更低,更有利于骨折的愈合.