髋关节置换术后假体周围骨折不同内固定方式的生物力学研究和有限元分析

The periprosthetic femoral fractures seem to be increasing with the increasing of patients with the hip replacement because of joint degenerative disease and injury. Because of severe osteoporosis and femoral prostheses, it is difficult to achieve stable fixation with high mobility and mortality. The goals of treatment of periprosthetic femoral Vancouver B1 fractures are a stable fixation with a stable prosthesis. Regarding Vancouver type C fractures how far proximal the plate construct should extend to avoid a stress riser between the femoral stem tip and plat. The optimal surgical repair method still remains controversy in the literature. .This project biomechanically examined different internal fixation systems for fixation of type Vancouver B1 and type C periprosthetic femoral fractures. Periprosthetic femoral fractures around THA on cadevaric pelvic specimens were created in the femurs and subsequently repaired with different internal fixation constructs. Axial, torsional and four points bending test were performed to obtain stiffness values. We will also apply finite element analysis techniques to establish a normal femoral model around THA. The finite element model of periprosthetic femoral fractures will be created, on which constructions will be added, respectively. The stress and strain distribution of the above mentioned models are assessed. Taking into consideration the biomechanical studies of cadaveric specimens and finite element analysis, different constructs are compared in the ability of stabilizing type Vancouver B1 and type C periprosthetic femoral fractures and restoring its biomechanical properties. This study will provide biomechanical evidence to select best fixation technique for periprosthetic femoral fractures.

随着人口老龄化，关节退变或外伤引起的髋关节置换数量日益增多，相应的假体周围骨折也越来越多。由于骨质疏松和假体的存在，固定极为困难，术后并发症及死亡率较高。如何对常见的假体周围骨折进行有效的内固定，并处理好钢板和假体之间的关系，使患者尽早负重，提高术后生存质量及生存率，对我们来讲是一个极大的挑战。.本课题拟制作Vancouver B1型和C型两组常见股骨假体周围骨折模型。其中B1型骨折组分别应用钢缆、单皮质锁定螺钉、带钢缆的单皮质锁定螺钉结合钢板三种方式固定； C型骨折组则应用四种距假体远端不同距离的股骨远端钢板进行固定。两组均在多种应力下进行生物力学测试并和对侧对比。同时建立股骨假体周围骨折有限元模型，基于CT和MRI 扫描数据进行有限元分析，考察不同内固定方式的稳定性以及应力应变分布，与生物力学试验相结合，全面地反映各种内固定方式的生物力学效果，指导临床股骨假体周围骨折的治疗。

随着我国人口老龄化的日益严重，因髋部骨折、髋关节发育不良、髋关节骨性关节炎引起的髋关节置换患者日益增多。伴随而来的假体周围骨折患者也逐步增加。而由于髋关节假体和老年性骨质疏松的存在，导致髋关节置换术后的假体周围骨折治疗较为困难。为探索对不同类型的假体周围骨折患者如何进行有效的固定，我们开展了本项研究“髋关节置换术后假体周围骨折不同内固定方式的生物力学研究和有限元分析”。本研究制作了两种常见的股骨假体周围骨折模型（Vancouver B1型和C型）。其中B1型骨折组分别采用钢缆、单皮质锁钉螺钉、钢缆结合单皮质锁钉螺钉三种方式进行固定；而C型骨折组则采用距假体远端不同距离的股骨远端钢板进行固定。而后使用生物力学实验和有限元分析对不同固定方式进行验证，最终得出最佳固定方式，以指导临床治疗髋关节置换术后股骨假体周围骨折的患者。.生物力学实验和有限元分析结果显示，使用钢缆结合单皮质螺钉固定Vancouver B1型股骨假体周围骨折可获得最佳的生物力学稳定性，且可避免应力集中。新型带孔螺钉可在不改变传统固定模型的应力分布和应力峰值的基础上，增加骨折固定的牢固性，减少骨折断端移位。而对于Vancouver C型假体周围骨折，实验结果显示：随着固定钢板长度的增加，固定整体结构的稳定性也在增加。且锁钉钢板和股骨假体尖端重叠固定并不会增加应力集中的情况出现，反而会随着钢板与股骨假体重叠区域的增加而产生一定程度的应力分散。.同时我们在传统股骨外侧钢板的基础上，进一步研发了股骨内侧钢板，探索了可置入股骨内侧钢板的股骨前内侧手术入路，并成功申报国家发明专利。同时使用生物力学实验证实了股骨内侧钢板的生物力学优势。这为Vancouver C型股骨假体周围骨折的治疗提供了新的临床治疗思路。