本文選題：股骨頸骨折 + 外上方��； 參考：《武漢大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：第一部分正常股骨近端生物力學(xué)有限元分析目的：股骨近端由于其復(fù)雜的三維立體構(gòu)造、解剖結(jié)構(gòu)、受力環(huán)境,一直是骨科研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn),本實(shí)驗(yàn)通過(guò)有限元分析探討股骨頭、頸的受力狀況,從工程力學(xué)角度對(duì)股骨近端進(jìn)行受力分析。方法：先將正常志愿者的股骨經(jīng)薄層CT掃描,得到股骨的DICOM數(shù)據(jù),并將其輸入有限元分析前處理軟件MIMICS,建立股骨的模型。然后將模型導(dǎo)入有限元分析軟件ABAQUS,進(jìn)行相應(yīng)的加載和約束,對(duì)股骨頸的受力進(jìn)行分析。然后建立股骨頸簡(jiǎn)化的懸臂梁的有限元模型,進(jìn)行相同加載和約束的受力分析。結(jié)果：本實(shí)驗(yàn)成功建立了股骨近端的有限元模型,并對(duì)人體靜止?fàn)顟B(tài)下的股骨近端進(jìn)行了受力分析,結(jié)果顯示股骨頸的應(yīng)力集中分布于其上方和下方。股骨頸的垂直斷面受力分析顯示應(yīng)力主要集中在骨皮質(zhì)區(qū),股骨頭的應(yīng)力主要集中在其外上象限。結(jié)論：本實(shí)驗(yàn)證明了股骨頸上方承擔(dān)拉伸應(yīng)力,股骨頸的下方承擔(dān)壓縮應(yīng)力,股骨近端是類(lèi)似于工程力學(xué)的“懸臂梁”結(jié)構(gòu)。股骨頭的應(yīng)力主要集中在其外上象限。第二部分 股骨頸骨折伴下后方骨缺損內(nèi)固定術(shù)后股骨近端生物力學(xué)有限元分析目的：股骨近端是典型的懸臂梁結(jié)構(gòu),從工程力學(xué)角度,“梁”的力學(xué)性質(zhì)的變化會(huì)影響整個(gè)懸臂梁的承載性和穩(wěn)定性,有資料顯示股骨頸的后方是最常見(jiàn)的骨缺損位置,而下后方的骨缺損是否影響內(nèi)固定術(shù)后股骨近端的力學(xué)穩(wěn)定性,我們利用有限元分析實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探討。方法：先將正常志愿者的股骨經(jīng)薄層CT掃描,得到股骨的DICOM數(shù)據(jù),將其輸入有限元分析前處理軟件MIMICS模擬截骨,建立伴股骨頸下后方不同體積的骨缺損且Pauwells角為70°的股骨頸骨折模型,將這些模型與3枚空心釘模型進(jìn)行裝配,然后導(dǎo)入非線性有限元分析軟件ABAQUS,進(jìn)行相應(yīng)的加載和約束,對(duì)股骨近端的受力進(jìn)行分析并比較。結(jié)果：隨著股骨頸下后方骨缺損體積的增大,股骨頸上方兩枚螺釘所承受的拉伸應(yīng)力逐漸增大,股骨頸下方骨質(zhì)所承受的壓縮應(yīng)力也逐漸增大,均集中在骨折斷端位置。同時(shí)隨著股骨頸下后方骨缺損體積的增大,股骨頭應(yīng)力分布區(qū)逐漸向外側(cè)移動(dòng),由原來(lái)的主要負(fù)重區(qū)轉(zhuǎn)移到非主要負(fù)重區(qū),原來(lái)的非主要負(fù)重區(qū)出現(xiàn)高壓強(qiáng)區(qū)。結(jié)論：股骨頸斷端下后方骨缺損改變了股骨頸骨折斷端和內(nèi)固定的應(yīng)力狀態(tài),影響骨折斷端和內(nèi)固定的穩(wěn)定性。同時(shí)使股骨頭應(yīng)力發(fā)生改變,主要負(fù)重區(qū)由股骨頭外上象限向外側(cè)轉(zhuǎn)移。第三部分股骨頸骨折伴外上方骨缺損內(nèi)固定術(shù)后股骨近端生物力學(xué)有限元分析目的：青壯年股骨頸骨折往往是由高能力損傷引起,因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致股骨頭壞死及斷端不愈合等并發(fā)癥,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量,它的治療到目前依然非常棘手。而斷端骨缺損對(duì)股骨頸骨折內(nèi)固定術(shù)后的生物力學(xué)影響長(zhǎng)期以來(lái)受到的重視不夠,有臨床資料顯示股骨頸外上方骨缺損也較為常見(jiàn),而外上方的骨缺損對(duì)股骨頸骨折術(shù)后如何產(chǎn)生力學(xué)影響,我們利用有限元分析技術(shù)進(jìn)行研究。方法：先將正常志愿者的股骨經(jīng)薄層CT掃描,得到股骨的DICOM數(shù)據(jù),將其輸入有限元分析前處理軟件MIMICS模擬截骨,建立伴股骨頸外上方不同體積的骨缺損且Pauwells角為70。的股骨頸骨折模型,將這些模型與3枚空心釘模型進(jìn)行裝配,然后導(dǎo)入有限元分析軟件ABAQUS,進(jìn)行相應(yīng)的加載和約束,對(duì)股骨近端的受力進(jìn)行分析并比較。結(jié)果：隨著股骨頸外上方骨缺損體積的增大,股骨頸上方兩枚螺釘所承受的最大拉伸應(yīng)力值和應(yīng)力范圍未發(fā)生改變,股骨頸下方骨質(zhì)所承受的最大壓縮應(yīng)力值和應(yīng)力范圍也未發(fā)生改變。股骨頭應(yīng)力仍集中分布在其外上象限,其最大應(yīng)力值和應(yīng)力范圍未發(fā)生明顯改變。結(jié)論：股骨頸斷端外上方骨缺損使得股骨頸上方的拉伸應(yīng)力中斷,股骨頸斷端外上方骨缺損使得股骨頸上方的拉伸應(yīng)力中斷,術(shù)后當(dāng)股骨頸上方兩枚空心釘螺紋部位和股骨頭的松質(zhì)骨不發(fā)生滑移時(shí),中斷的拉伸應(yīng)力可以被空心釘替代,此時(shí)股骨頭、頸的應(yīng)力分布基本不變。當(dāng)空心釘螺紋部位和股骨頭的松質(zhì)骨發(fā)生滑移時(shí),股骨頭主要負(fù)重區(qū)由其外上象限向外側(cè)轉(zhuǎn)移。第四部分股骨頸骨折內(nèi)固定術(shù)后頸短縮的股骨近端生物力學(xué)有限元分析目的：臨床觀察發(fā)現(xiàn)股骨頸骨折內(nèi)固定術(shù)后出現(xiàn)股骨頸短縮的現(xiàn)象非常普遍,危杰等人[’]通過(guò)對(duì)137例股骨頸骨折患者資料進(jìn)行了回顧性研究,發(fā)現(xiàn)股骨頸短縮的病例中股骨頭壞死概率明顯高于頸正常組,但目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)力學(xué)實(shí)驗(yàn)支持上述臨床研究,本實(shí)驗(yàn)利用有限元分析技術(shù)研究股骨頸短縮對(duì)股骨近端生物力學(xué)的影響。方法：先將正常志愿者的股骨經(jīng)薄層CT掃描,得到股骨的DICOM數(shù)據(jù),將其輸入有限元分析前處理軟件MIMICS模擬截骨,建立Pauwells角為70。的股骨頸骨折模型,再建立股骨頸短縮1cm的股骨頸骨折模型,將這些模型與3枚空心釘模型進(jìn)行裝配,然后導(dǎo)入有限元分析軟件ABAQUS,進(jìn)行相應(yīng)的加載和約束,對(duì)股骨近端的受力進(jìn)行分析。結(jié)果：股骨頸短縮1cm,股骨頸上方兩枚空心釘最大拉伸應(yīng)力值由15.7MPa變?yōu)?2.4MPa；股骨頸下方最大壓縮應(yīng)力值由20.2MPa變?yōu)?7.8MPa。同時(shí)股骨頭應(yīng)力分布區(qū)由正常情況下的外上象限變?yōu)檎戏?非主要負(fù)重區(qū)的最大應(yīng)力由10.6MPa變?yōu)?7.2MPa。結(jié)論：股骨頸短縮使得股骨近端偏心距減小,使得股骨頸上方兩枚空心釘承擔(dān)的最大拉伸應(yīng)力變小,股骨頸下方承擔(dān)的最大壓縮應(yīng)力也變小,不影響內(nèi)固定和骨折斷端的穩(wěn)定性。同時(shí)股骨頭的負(fù)重區(qū)由外上象限變?yōu)檎戏健?br/>[Abstract]:The finite element model of femoral head and neck was analyzed by means of finite element analysis . The results showed that the stress concentration of femoral neck was mainly concentrated in the outer quadrant of femur . The results showed that the stress of femoral neck was mainly concentrated in the outer quadrant of femur . The results showed that the fracture of femoral neck was the most common bone defect in the posterior part of the femoral neck , and the compressive stress on the proximal femur of the femoral neck increased gradually . The fracture model of femoral neck with short contraction of femoral neck was studied by means of finite element analysis technique . The results showed that the maximum tensile stress of femoral neck was 1 cm and the maximum tensile stress of two hollow nails was changed from 15.7 MPa to 12.4 MPa .
At the same time , the maximum compressive stress value under the femoral neck was changed from 20.2 MPa to 17.8 MPa . At the same time , the stress distribution area of the femoral head was changed from the upper outer quadrant to 17.2MPa . Conclusion : The short contraction of the femoral neck makes the proximal end eccentricity of the femoral neck decrease , and the maximum compressive stress at the lower part of the femoral neck becomes smaller , which does not affect the stability of the internal fixation and the fracture end of the fracture .
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：R687.3

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本文編號(hào)：2090675