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隨著社會(huì)老年化，股骨近段的骨質(zhì)疏松骨折呈逐年增加趨勢(shì)。其中50%為股骨粗隆間骨折，臨床常采用動(dòng)力髖螺釘(Dynamic Hip Screw，DHS)固定。由于骨量下降和骨結(jié)構(gòu)破壞，過(guò)多、過(guò)早負(fù)重導(dǎo)致髖螺釘在股骨頭內(nèi)切割及皮質(zhì)骨螺釘在股骨干上拔出。有些研究者使用聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)進(jìn)行內(nèi)固定增強(qiáng)，但PMMA不能降解，且有發(fā)熱、妨害骨折愈合等缺點(diǎn)�？勺⑸湫土蛩徕}(Calcium Sulfate Cement，CSC)是一種新型的生物型骨水泥，具有生物相容較好的特點(diǎn)，凝固時(shí)無(wú)發(fā)熱反應(yīng)，不會(huì)引發(fā)化學(xué)性骨壞死等優(yōu)點(diǎn)；并能隨新骨長(zhǎng)入逐漸被吸收替代。新一代的CSC如MIIGTMX3具備較大的抗拉、抗壓的力學(xué)性能，因此備受關(guān)注。
本研究通過(guò)骨質(zhì)疏松大鼠體內(nèi)研究，證實(shí)CSC促進(jìn)內(nèi)植物與骨整合，增強(qiáng)其力學(xué)強(qiáng)度。鑒于大鼠的負(fù)重特性與人體有較大差異，本研究對(duì)股骨粗隆間骨折DHS內(nèi)固定CSC增強(qiáng)進(jìn)行了有限元分析(Finite Element Analysis，F(xiàn)EA)，得出在人體正常生理負(fù)荷下，CSC能有效地提高DHS固定系統(tǒng)穩(wěn)定性的結(jié)論。
模型數(shù)據(jù)來(lái)源于88歲嚴(yán)重骨質(zhì)疏松女性志愿者(T≤-2.5)，體重60 kg，無(wú)骨代謝相關(guān)的疾病，無(wú)髖部骨折等病史.使用飛利浦BrillianceTM16層螺旋CT進(jìn)行股骨中上端掃描，并測(cè)量股骨皮質(zhì)及股骨頭頸部、股骨粗隆間、股骨粗隆遠(yuǎn)側(cè)部松質(zhì)骨的CT值(Hounsfield Unit，HU)，將掃描圖像輸入Mimics 8.1軟件，將圖像集轉(zhuǎn)化，分離出的掩模上生成輪廓線(xiàn)，生成局部輪廓線(xiàn)模型，導(dǎo)出IGS文件，提供給CATIA V5R16軟件，建立CAD文件。使用ANSA軟件建立FEA網(wǎng)格模型，通過(guò)自適應(yīng)方式劃分有限元模型網(wǎng)格，采用四面體單元建立骨質(zhì)疏松股骨中上端的有限元模型。
在股骨中上端有限元模型上，模擬股骨粗隆間骨折(31-A1，A0分類(lèi))，其骨折平面與股骨的長(zhǎng)軸呈30°。在2種條件下進(jìn)行分析:一種為單獨(dú)使用DHS內(nèi)固定，另一種為CSC增強(qiáng)的DHS內(nèi)固定，股骨頭表面與髖螺釘頭部距離為10 mm，且髖螺釘位于股骨頭中心，設(shè)定CSC覆蓋距髖螺釘頭部1.2mm，距螺紋10.2 mm，其分布范圍參照文獻(xiàn)。
本研究使用的未增強(qiáng)的股骨粗隆間骨折DHS固定的有限元模型，共有75967個(gè)節(jié)點(diǎn)、373347個(gè)體單元，CSC增強(qiáng)的有限元模型，共有78572個(gè)節(jié)點(diǎn)、377070個(gè)體單元。
通過(guò)CT值推導(dǎo)骨質(zhì)疏松股骨的骨表觀(guān)密度，然后，根據(jù)公式E=7281ρ1.52α推算材料的彈性模量，并設(shè)材料泊松比為0.3，皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨股骨頭部、松質(zhì)骨股骨粗隆間、松質(zhì)骨股骨粗隆遠(yuǎn)側(cè)部、CSC(MIIGTMX3)、DHS的E分別為16.723，0.568，0.466，0.364，5.400，200.000 GPa。
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