骨折髋支撑关节治疗股骨颈骨折有限元力学分析
CRTER杂志“数字化骨科”栏目关于“骨科有限元分析”的热点选题：本刊学术部
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基 金 赞 助 ： 广 东 省 科 技 厅 社 会 发 展 项 目 （０ ７ ０ ０ ０ ２ ，２ Ｏ Ｂ ８ ７ ３ ３ ） ２ ０ Ｂ ８ ７ １ ９ Ｏ ８ ０ Ｏ Ｏ ０ ２。 ０
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【国家自然科学基金】_骨折复位_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
推荐指数 3 3 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
推荐指数 3 3 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48
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关节融合术 全髋置换 人工关节置换 三维重建 lcp ct
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2011年 科研热词 骨折固定术,内 骨折 手术治疗 肱骨髁间骨折 并发症 内固定 髋臼 骨盆骨骨折 骨盆骨 骨盆 颧弓骨折 隐匿性损伤 逆向工程 跖跗关节损伤 跖跗关节 计算机辅助骨科手术 计算机辅助设计 计算机辅助技术 脊柱 胫骨平台骨折 肘关节置换 老年人 翻修手术 第五跖骨 空心螺钉 眼眶骨折 眼眶外伤 眼外科手术 眶骨折 爆裂性骨折 爆炸伤 治疗结果 椎体后凸成形术 桡骨骨折 桡骨头切除 整复手术 数字化骨科手术 撕脱骨折 快速成型 工业化进程 小切口 头面部外伤 外固定架 创伤和损伤 充气式吸氧面罩 儿童 交通伤 临床分析 推荐指数 4 3 3 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 外科手术,微创性 髋臼骨折 髁突 骨质疏松 骨移植增强 骨科植入物 骨盆骨折 骨盆 骨牵引复位法 骨折固定术,内 骨折固定术 颌面部陈旧性骨折修复 逆向工程 超声 计算机辅助手术 计算机辅助 血管损伤 自体骨 腰椎 脊柱骨折 胸腰椎骨折 胸椎 研究设计 矢状骨折 病例对照研究 生物相容性 浮膝损伤 治疗 椎弓根钉 椎体成形 桡骨骨折 桡骨远端骨折 桡骨小头 板钉固定 有限元分析 晚期 早期 数字骨科学 手术模拟 影像学 实时导航 图像配准 后凸成形术 动物实验 功能脊柱单元 力学相容性 切开复位内固定 内固定器 内
髋关节置换的有限元分析及实验验证
髋关节置换的有限元分析及实验验证宋新新;董黎敏;张春秋;刘念;陈伟【摘要】本研究针对天津某医疗企业新一代髋关节假体置换前后应变分布规律进行了有限元分析及实验验证，通过对比有限元分析结果与实验结果，发现有限元分析结果与实验结果呈现的规律较为一致。
本研究表明用有限元法分析髋关节置换的应变情况是可行的，但置换髋关节的模型、模型的参数、边界条件需要进一步优化。
从有限元分析结果和实验结果来看，髋关节置换后呈现应变转移情况。
实验与仿真均证实了使用髋关节置换前后有相似的力学效应，使用该髋关节假体预计会获得较好的临床使用效果。
%The laws of strain distribution were analyzed by finite element method and verified by experiment before and after the replacement of artificial hip joint prostheses, which was the newest product of Tianjin one medical instrument co. in this research. From the comparison between these data, it could be found that the laws presented by finite element results and the experimental results were substantiallythe same. This study indicates it is feasible to analyze the strain condition on hip replacement using finite element method. But hip replacement model, the parameters of the model and boundary conditions should be further optimized. After hip replacement, the actual strain appeared transfer based on the finite element results and experiments. Experiment and simulation has respectively verified the similar mechanical effects before and after hip replacement, using the hip joint prosthesis is expected to achieve good clinical effect.【期刊名称】《天津理工大学学报》【年(卷),期】2016(032)005【总页数】5页(P1-5)【关键词】髋关节置换;有限元分析;数值模拟;电测实验【作者】宋新新;董黎敏;张春秋;刘念;陈伟【作者单位】天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，天津 300384;天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，天津 300384;天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，天津300384;嘉思特华剑医疗器材天津有限公司，天津 300113;嘉思特华剑医疗器材天津有限公司，天津 300113【正文语种】中文【中图分类】TP391;R816.2髋关节是连接身体躯干与下肢的重要关节，也是承担体重最多、受力最大的关节.髋关节在完成站立和负荷体重的同时，还需要在走、跑、坐、蹲等运动中起关键作用，成为人体最稳定又具有很大活动度的骨关节[1].据统计，在65岁以上的人群中，90%的女性和80%的男性患有骨关节疾病，对人工关节置换术的医疗需求呈现出迅速增长的趋势[2].髋关节置换是恢复髋关节使用功能的重要治疗方法，但其中远期效果不佳.需对髋关节假体进行力学分析，有效提高髋关节假体的设计水平已迫在眉睫[3-5].髋关节结构复杂很难在人体内进行生物力学实验，也不符合人类伦理道德的要求，而尸骨来源困难，因此实验采用人工骨进行电测实验，但电测程序繁琐、测试点覆盖股骨上每个位置可操作性低，需要先进行有限元分析选定关键点再进行电测实验[6-7].本研究采用有限元分析和实验相结合的方法，针对天津某医疗企业新一代Ti6Al4V钛合金髋关节假体进行生物力学研究，通过建立数字化髋关节模型，对髋关节进行有限元分析.由于髋关节形状复杂，其结构很难用有限元法精准的表达，有限元法设定的材料参数、边界条件、单元数量也会影响有限元计算的结果，因此有限元法得出的结论可能会与实际产生一些误差.髋关节置换的体外实验能有效验证有限元分析的结果，确定建立了与人体髋关节力学性能相似的髋关节有限元模型.1.1 有限元分析模型的建立1.1.1 健康股骨有限元分析模型的建立1）健康股骨模型的建立.股骨形状复杂，很难使用三维软件直接绘制，该仿真基于CT图像通过反求软件Mimics、Geomagic得到人工股骨的三维模型.初期的点云处理在Mimics软件中进行，阀值处理的方法是基于对灰度值的假设，灰度值设置为1686Gv（对应Hu值662），利用Mimics中编辑蒙板和多段线编辑命令将股骨进行划分并填充，去除无关结构及噪点、添充空洞、去除伪阴影等冗繁数据，最后通过三维计算功能构建出整个股骨结构的三维形态，对股骨模型进行光滑处理，得到光滑真实的股骨模型.将Mimics处理所得股骨模型导出Mimics以igs格式保存.将股骨模型的igs文件导入Geomagic进行表面处理后导出以igs格式保存.如图1所示，将Geomagic处理后的igs文件导入ANSYS得到健康股骨模型.2）定义单元类型和材料属性.对股骨施加沿人体力线的生理载荷，即轴向载荷，由于在轴向载荷作用下，对区分骨质材料赋值与单一材料的赋值对股骨表面应力与应变影响不大[8]，也为了与实验相对应，本研究采用单一赋值的股骨模型，将股骨看成弹性模量为370 MPa、泊松比为0.35的与实验用股骨材料相同的高分子材料构成.单元类型采用solid45.3）网格划分.将“Smsrtsize”设置为8，采用自由网格划分方式.健康股骨模型有4 742个节点，21 961个单元.1.1.2 置换髋关节有限元分析模型的建立1）置换髋关节模型的建立.将Geomagic Studio逆向工程软件表面处理后的健康股骨模型（如图1所示）导入ProE中，在小转子上方1 cm处截断股骨颈，大转子保留.在ProE中建立髋关节假体的三维模型，保存为igs文件格式.将髋关节假体柄、切除病变组织的股骨模型导入Geomagic进行表面处理，将切除病变组织的股骨和髋关节假体模型的igs文件导入ANSYS中进行布尔运算，将股骨头与假体柄、股骨与假体柄进行粘接处理，建立如图2所示的髋关节置换后的三维模型. 2）定义单元类型和材料属性.切除病变组织的股骨材料属性及单元类型和健康股骨采用一样的赋值方法及材料参数.置换髋关节的单元类型和材料属性见表1.3）网格划分.划分切除病变组织的股骨时将“Smsrtsize”设置为8，采用自由网格划分方式，切除病变组织骨模型有8 121个节点，38 639个单元.划分假体柄时将“Smsrtsize”设置为2.5，采用自由网格划分方式，切除病变组织骨模型有5 505个节点，22 931个单元.划分人工股骨头时将“Smsrtsize”设置为3，采用自由网格划分方式.切除病变组织骨模型有1 448个节点，6 601个单元.1.2 有限元分析模拟体重为60 kg的正常人双腿静止站立时，对单腿进行有限元分析，首先对髋关节模型进行前处理，施加边界条件：将模型按照正常人体力线放置.在股骨头上表面最高点施加人体双腿站立时单侧股骨所受载荷（沿力线方向施加300 N生理载荷），髁部底面进行位移全约束（如图3所示），进行计算求解.1.3 有限元分析结果进行后处理，读取Von Mises应变，图4为健康股骨应变图，图5为置换髋关节应变图，根据有限元分析结果提取如图6所示关键点位置坐标图，数值模拟结果显示股骨颈在髋关节置换前后应变值具有较明显的变化，所以选取股骨近端股骨颈上下表面1、2测点位置作为关键点.选取大转子上方应变值较小3位置作为关键点，应变值较小股骨间脊上4测点作为关键点位置（3、4测点位置形状复杂，有利于保证实验结果验证数值模拟的精准性），由于髋关节置换前后有限元分析结果显示小转子下方应变值变化较大，所以选取小转子下方测点6作为关键点.小转子周围股骨颈下方测点5作为关键点位置.由髋关节置换前后有限元分析结果可知股骨的外侧股骨近端股骨干1/5处受到较大的拉应变，即测点8所在位置作为关键点.由髋关节置换前有限元分析的应变云图可知，5、6、8测点位置是由压应变转变为拉应变且较周围应变值变化更为明显，选取介于5、6、8测点之间的应变值较小的7测点作为关键点.由于髋关节置换前后股骨远端9测点应变值变化较为明显，在股骨远端选取位于股骨干冠状面9、10测点作为关键点（图6为关键点位置坐标图，即后续电测实验的贴片位置）.由图4、图5可知髋关节置换后位于髋关节假体与股骨接触的压力承载面附近变形较大，分别查询有限元分析10个测点的应变分量大小εx、εy、εz、γxy、γyz、γzx，则过该测点的任意线段｜MN｜的线应变都可以求出.设无限小线段｜MN｜=r，则沿r方向的线应变为：式（1）中lx，ly，lz为通过该测点线段｜MN｜在X、Y、Z三个方向的方向余弦[9].由公式（1），求解10个测点位置的线应变.300 N载荷下髋关节置换前后1～10测点应变有限元分析结果如图7所示.有限元分析结果显示髋关节置换后1～8测点应变值减小，置换后位于髋关节假体上的1、2测点应变值减小的最多，股骨远端9～10测点应变值增大.2.1 实验模型的建立1）健康股骨实验模型的建立.虽然选用在体电测实验具有结果精准的优点，但不符合伦理道德的要求，其次是选用尸体新鲜骨进行电测实验，但是尸体新鲜骨来源困难.因此实验采用高分子材料制作人工股骨进行电测实验，如图8（a）所示.2）置换髋关节实验模型的建立.按照有限元分析所建立的置换髋关节模型截断人工股骨，即在小转子上方1 cm处截断股骨颈，大转子保留，去除人工股骨中的高分子材料，使钛合金假体与人工股骨内侧紧密贴合，如图8（b）所示.2.2 实验方法在髋关节置换前后的实验模型上均粘贴10组应变片（应变片位置为置换髋关节有限元分析时读取的关键点位置，如图6所示）及接线端子，再将接线端子与应变测试仪10个通道分别连接，然后将人工股骨沿人体力线置于万能力学试验机上，模拟人体正常站立，如图8所示.进行预加载，仪器调零（将位移与加载力调至零位），均以0.2 mm/min的速度进行加载，加载至300 N.通过应变测试仪读取记录10个应变片的数据，并且对结果进行分析，确定各测点位置的应变大小及分布规律.2.3 实验结果300 N载荷下髋关节置换前后1～10测点应变实验结果如图9所示，置换后髋关节假体上测点1、2位置的应变值均减小，且变化明显，3、5、6测点应变值减小，4、7测点应变值略有增大，8、9、10位置测点增大.实验结果显示髋关节置换后股骨近端应变趋于减小，股骨远端应变趋于增大.由于髋关节假体的弹性模量大于高分子材料的弹性模量，所以置换后髋关节假体上测点1、2位置的应变值均远小于置换前的应变值，实验和仿真均得到证实.实验和仿真在置换前后各测点位置的拉压情况均各自保持一致性（除仿真4测点）.仿真所表现的应力遮挡效应比实验结果明显得多，髋关节置换后实验和仿真都在不同程度上显示了股骨近端应变值减小，股骨远端应变值增大.髋关节置换后实验结果的4、7测点应变值略有增大，而仿真的结果4、7测点应变值减小，而4、7测点位于股骨后侧冠状面，出现这种差异源于髋关节沿人体力线摆放的误差、股骨与骨柄装配前倾角误差、仿真计算结果应力遮挡效应更明显造成的.实验与仿真置换前后的最大拉应变均在测点8位置，实验置换前后的最大压应变在测点6位置，仿真置换前的最大压应变在测点5位置，置换后最大压应变在测点9位置，在股骨近端1～8测点中，有限元分析最大压应变在髋关节置换前后均位于测点5位置.图9为300 N载荷下健康股骨实验与仿真对比结果，图10为300 N载荷下置换髋关节实验与仿真结果对比，髋关节置换前后实验与仿真5、6、7测点位置应变值相差较大，出现误差较大可能是由于实验贴片过程中将6测点贴片位置打磨的过于平滑影响了小转子下方及周围的应力分布规律造成的.实验的应变值普遍比仿真的应变值大，可能是由于实验材料弹性模量的测量误差造成的，通过精准的测量实验材料的弹性模量及泊松比后赋值到有限元分析的材料参数中可以减小实验和仿真结果的误差.通过如图9～10所示髋关节置换前（后）的实验与仿真对比均发现1测点到2测点的应变减小，2测点到3测点的应变增大，3测点到4测点应变减小，4测点到5测点应变减小，5测点到6测点实验结果是增大的而仿真减小，6测点到7测点应变增大，7测点到8测点应变增大，8测点到9测点的应变减小，9到10测点应变增大，实验与仿真结果除5、6测点外各测点变化趋势规律极为一致.本研究通过使用CT扫描、Mimics、Geomagic及ProE软件构建了股骨、切除病变组织的股骨、髋关节假体的三维模型，保证了髋关节几何模型的准确性以及几何表面曲率变化的连续性及有限元分析结果的准确性，在ANSYS软件中建立置换髋关节模型较好的解决了在Mimics创建髋关节模型困难的问题，且保证了切除病变组织的股骨、髋关节假体柄及人工股骨头之间的密切粘接，有效提高了计算结果的可靠性.通过对有限元结果及实验结果的数据对比分析发现：有限元法分析结果与实验结果规律较为一致.由于贴片位置的差异、实验材料弹性模量的测量误差、髋关节假体柄与股骨前倾角的装配误差、试验和仿真中骨柄-股骨粘合状态、实验与计算的边界条件、力的加载位置及计算任意方向应变等差异使得仿真和实验结果存在一定的差异.实验结果证明用有限元法分析髋关节置换的应变情况是可行的.实验与仿真均表明该新型髋关节假体置换后与置换前相比虽然出现了应变转移的情况，股骨近端应变值减小，股骨远端的应变值增大.但髋关节置换前后仍具有相似的力学效应，说明该款髋关节假体有很好的临床应用价值.【相关文献】［1］朱慧.人工髋关节力学分析和优化设计［D］.广西：广西工学院，2012．［2］韩树洋.体关节生物力学实验及仿真研究［D］.北京：中国矿业大学，2014．［3］Liu WG，Liu SH，Yin QF，et al．Biomechanical characteristics of hip prosthesis inhip arthroplasty treating elderly patients with Evans I-III intertrochanteric fracture of femur［J］．ActaAcademiaeMedicinaeSinicae，2013（1）：108-111．［4］Ramos A，Duarte R，Relvas C，et al．The influence of acetabular bone cracks in the press-fit hip replacement：Numericalandexperimental analysis［J］．Clinical Biomechanics，2013（6）：635-641．［5］顾邵，熊鹰.髋关节置换术后股骨假体周围骨折的治疗进展［J］.中外医疗，2015（14）：195-196.［6］斯海波，曾羿，兰平文，等.有限元分析应用于全髋关节置换中的研究进展［J］.中国矫形外科杂志，2014，（24）：2256-2260.［7］高亚磊.钛合金接骨板固定股骨骨折的有限元分析及实验验证［D］.天津：天津理工大学，2014．［8］余华，李少星，闫金成.有限元分析法在骨科生物力学中的应用［J］.河北医药，2013（7）：1074-1076.［9］任学平，高耀东.弹性力学基础及有限元法［M］.武汉：华中科技大学出版社，2007.。
五种内固定方式用于不同Pauwels分型股骨颈骨折的有限元分析
五种内固定方式用于不同Pauwels分型股骨颈骨折的有限元分析研究背景：股骨由于其在运动及承重中的重要作用,为历年来运动医学和骨科学的研究热点。
股骨颈骨折具有多发性和多样性,其治疗的并发症较多,因此针对股骨颈骨折治疗的方式层出不穷,然并未得到较好的解决,其因而成为临床上治疗的难题。
股骨颈骨折占髋部骨折的50%～60%,高发于老年患者,多合并不同程度的骨质疏松,女性多于男性。
其治疗方式的选择受到多种因素的影响,包括年龄、骨折类型、精神因素等,股骨颈骨折主要包括内固定、半髋或全髋关节置换术。
关节置换术为股骨颈骨折的终末治疗方法,一般患者首选内固定治疗,给股骨头一个恢复的机会。
目前主流观点认为,对于小于60岁的患者,如无明确股骨头缺血征象,首选内固定治疗；对于80岁以上的移位型骨折患者,最好行髋关节置换术；60～80岁之间的患者则根据患者的伤情、骨折类型、精神因素及是否合并其他系统性疾病来综合选择治疗方式。
目前可选用的内固定方式比较多,最常用的有空心钉,DHS,股骨近端钢板等。
Pauwels分型根据骨折线的夹角将骨折分为3型,Pauwels Ⅰ型骨折线小于300,Pauwels Ⅱ型骨折骨折线为30°～50°,Pauwels Ⅲ型骨折骨折线为大于50°。
骨折线的夹角度数越大,即骨折线越垂直,骨折端所受到的剪式应力越大,骨折越不稳定,不愈合率随之增加。
此种分型以往并未得到重视,然而由于近年来骨折不愈合及股骨头缺血性坏死的研究不断深入,较多学者对此分型的不同疗效进行了相关研究。
FEM具有强大的建模功能,在动静状态下能够对具有复杂的几何形状、材料参数和不同受力条件下的物体进行模拟仿真研究,其已经越来越多的被应用到人体生物力学中。
目的：1.利用数字化技术,建立股骨颈骨折的三维数字虚拟仿真模型及有限元模型,并同时通过尸体标本验证有限元模型的有效性；2.依据三维绘图软件绘制5种不同类型的股骨颈内固定模型,分别为上下平行的两枚空心拉力螺钉、“倒品字”形排列的三枚空心拉力螺钉模型、“倒品字”形排列的三枚全螺纹拉力螺钉模型、股骨颈锁定钢板模型、InterTan钉板系统模型,并建立5种内固定方式固定三种不同Pauwels股骨颈骨折的有限元模型；3.以Ansys软件分析比较5种内固定方式对三种不同Pauwels分型的股骨颈骨折的应力分布、位移部分、生命周期,综合评价每种内固定的固定特点,通过比较不同内固定方式生物力学稳定性,为临床应用提供理论依据；方法：1.数字化股骨三维有限元模型的构建：经X线检查证实髋部无骨折、畸形、肿瘤等骨质破坏,采用Philips/Brilliance64排螺旋CT行股骨扫描,扫描参数：管电压120kV,管电流100mA,自股骨大转子上方,层厚0.625mm,共获取二维CT图像489层。
有限元分析在人工髋关节中应用的研究进展
天津医药2011年9月第39卷第9期有限单元法（finite element method ）是将研究对象的连续求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元组合体，模拟成不同几何形状的求解区域，然后对单元进行力学分析，最后再整体分析的方法。
有限单元法最初应用于飞机结构的静力和动力特性分析[1]。
目前，有限元计算作为一种分析方法广泛应用于工程学的各个领域[2]。
从七十年代开始，有限元开始应用于骨科生物力学研究，由于该方法在分析不规则物体的力学特点方面具有优越性，在骨科生物力学研究特别是人工髋关节置换中得到了广泛应用。
1有限元方法的演进在髋关节的有限元研究中，由于人体骨骼解剖结构的复杂性和不规则性，建模的准确程度对骨科生物力学研究提出了极大挑战。
钟世镇[3]采用磨片、切片法建立虚拟人数据，在切削精度上，将可视人计划（VHP ）和可视韩国人（VKH ）断层间距的0.33mm 和0.2mm 提高到0.1mm ；但由于切割破坏了模型，在断面很薄的情况下，很难获得一致的断面厚度。
这种方法只是对真实解剖的极度简化，缺乏计算的精确性，并且需要充分的时间准备模型及将断面几何形状数字化，且误差大，己经被淘汰。
Song 等[4]应用Photoshop 重建经CT 原始数据转换得到的位图文件，根据每个断层的图像信息和三维空间坐标，运用数据三维可视化的方法建立起股骨模型。
这种方法需要人工将CT 图片上的每一张图转换为计算机能识别的位图格式，并且需要在图像处理软件中人工准确对位，对位不准确将直接影响所建立模型精确性，同时这种方法需要花费大量的人力、物力。
严世贵等[5]采用医学数字成像和通信标准（DlCOM ）数据直接建立髋关节置换术后假体模型分析股骨应力变化。
DICOM 是医学图像信息系统领域中的核心，主要涉及信息系统中最主要也是最困难的医学图像的存储和通信，可直接应用在放射学信息系统（RIS ）和图像存档与通信系统（PACS ）中。
髋关节置换的三维有限元分析_巩慧明
2008年10月第5卷第5期生物骨科材料与临床研究.43.O RTHOPAEDIC B IOMECHANICS M A TERIALS A ND C LINICAL S髋关节置换的三维有限元分析*巩慧明1侯亮1叶桂峰2[摘要]目的本文建立股骨髋关节置换有限元模型,并进行了静力学模拟计算,寻求假体的材料属性对髋关节置换后产生的的影响。
方法运用逆向工程与有限元的基本概念和理论，采用医学专用的建模软件mimics读取原始的股骨CT图片的dicom格式，完成股骨三维重建,然后根据股骨髓腔几何解剖状态应用CAD软件设计个性股骨假体。
在ansys中对两个模型进行有限元装配，进行接触耦合分析！结果建立了精确的股骨模型和设计了个性假体。
利用MIMICS基于灰度值进行赋材质，实现股骨有限元模型材料正确的非均匀及各向异性描述。
成功模拟了三种假体材料置换后股骨的应力。
结论三种材料中复合材料假体更接近人体生理环境，减弱了假体的应力遮挡，有利于力由假体传到到股骨上。
为改进人工髋关节的设计、置换和提高人工髋关节寿命提供了一些有益的依据。
研究结果表明这种假体设计和分析方法更为合理、可靠。
[关键字]三维重建；mimics；有限元装配；灰度值；耦合分析[中图分类号]TB12[文献标识码]AThree-dimensional finite element analysis of hip joint replacementHuiming Gong1,Liang Hou1,Gui Fengye2１.Department of Mechanical&Electrical Engineering of Xiamen University,Xiamen,3610052．Zhongshan hospital Xiamen University36100[Abstract]Objectives In this paper,the finite element model of femur hip replacement is established,and the corre-sponding static analysis is carried out to get the effect which the different material properties impacts on hip replacement.Methods based on the basic conception and theory of Reverse engineering and finite element,the DICOM format of orig-inal CT data is read by MIMICS to reconstruct the femur3D model.Based on the geometric anatomical state of hip med-ulla cavity,the individual femur prosthesis is designed by CAD software.Two models are assembled in the ansys to putup joint coupling analysis!Results the femur model is accurately constructed and the individual prosthesis is designed.The material assignment is applied by MIMICS based on gray scale;the finite element model material of femur is realizedin unevenness and anisotropism.The femur stress is simulated after three different materials of the femur hip replacement.Conclusion the prosthesis by CFR/PSF is better in line with human physiological environment than the others,the stressshelter is weaken,it is better for stress to transfer the prosthesis to femur.The research offers some helpful bases for thedesign,replacement and life of artificial hip joint.And the results reveal that the method is more reasonable and reliable.[Key words]3D reconstruction;Mimics;Finite element assembling;Gray scale;Coupling analysi1引言目前髋关节置换术所使用的假体大多为金属假体，假体松动是影响其远期疗效的的主要并发症之一。
有限元分析在人工髋关节中应用的研究进展
２１ 应力遮 挡及骨吸 收 ．
全髋关节置换后 关节应力通 过假
体 再传到股骨 ， 不同于生理关节 的应力直接通 过骨小梁从股 骨头传到股骨 ， 成的应力遮挡可使骨组织 吸收 ， 造 进而萎缩 ，
降低其 承载能力 。 林凤 飞等 用三维有限元法对全髋置换 睬
无 明显 差别 。李伟 等 钛合金 、 纤维 复合材 料 、ｏ ｒ ｏ 对 碳 Ｃ ＣＭ
合 金和不锈钢假体 的性能进行对 比 ， 研究复合材料 与金 属材 料髋关 节假体应力分布情况 ， 认为钛合金和碳纤维 复合 材料 假 体要 比 Ｃ Ｃ Ｍｏ ｏ ｒ 合金 和不锈 钢假体具 有更好 的应力分 布 ， 其 临床应用效 果将会更 加理想 。应力遮 挡的产生 是因为金 属假体 与骨的力学性能不相容 ， 而利用复合材料 的生物 相容 性 优势设 计 出的假体则 可替代 金属假 体 。 Ａ ａｍｏａｈ等 ｒｂ ｔ ｇ ｌ 经 三维有 限元 研究认 为髋关节 置换后使 用阿伦磷 酸盐治疗 可 以增加假体周 围骨质密度 ， 降低假体松动的概率 。 ２２ 假体磨损 ． 通过有 限元分析 ， 可以方便地 对假体植入人 体后 的磨损 情况进 行模 拟评估 ， 能灵活 调整参 数 。Ｂ ｖ ｌ 并 ｅｉ ｌ 等［ ９ １ 采用有 限元模 型模 拟一百万次步态载荷下 的假体磨损情 况， 并分 析聚 乙烯 涂层厚度 、 股骨头假体 尺寸等 因素对磨损
２ 髋关节置换相关并发症的有限元研究
的单元 组合体 ， 拟成不 同几何形状 的求解 区域 ， 模 然后对单 元进行力学 分析 ， 最后再整 体分析的方法 。有 限单元法 最初
应用 于飞机结 构的静力 和动力 特性分析“ 目前 ， 。 有限元计
股骨颈骨折三钉固定法最佳布局及其力学分析.
股骨颈骨折三钉固定法最佳布局及其力学分析采用三根鳞纹钉交叉内固定治疗股骨颈骨折，具有多方向固定的特点，故抗旋抗扭力强。
其损伤小，固定可靠，骨折愈合快，股骨头缺血性坏死率低，可谓目前国内外股骨颈骨折内固定术中较新而优的方法之一。
基于三钉固定法确切的临床疗效及其固定特点，为了寻求三根鳞纹钉的最佳组合方式与布局，探明其力学机理，本文采用电测法研究三根钉在不同体位与不同组合方式下的应力状态，同时，应用机械测试方法测定各种条件下股骨头的垂直位移量，以探析其力学性质。
材料与方法1.电阻应变仪测试法：选择正常股骨2副(4个)。
采用的鳞纹钉钉身呈三棱形，且有鱼鳞状纹(河南省洛阳正骨研究所提供)：在股骨外侧面的中点、前侧及后侧，于大粗隆下每间隔2cm分别沿不同进钉方向钻出三个与鳞纹钉大小相等的洞，在股骨头上三根钉的位置组合成几何形态分别是等腰三角形、扇形、等边三角形与倒三角形，股骨颈分锯断(骨折)和不锯断(未骨折)两种状态。
测试前确定模拟骨折处鳞纹钉的位置，在该位置将鳞纹钉平面锉平，粘贴BX120—0.5AA电阻片，然后将鳞纹钉打入钉洞，并使电阻片的平面位置位于上部，在一些空隙间浇入常温固化的环氧树脂，以模拟实际结构的紧配合作用。
股骨干完全固定在钢板上，当调整钢板倾斜位置时，加力架的垂直荷载将变为内收、外展等各种荷载，实验在0.3T加力架上进行，使用ES—0.3T测力计和型静态电阻应变仪进行测试。
三根钉正面位置及编号如所示：J—X31 三根钉正面位置及编号2.机械测试法：使用百分表布置在股骨头的垂直下方或上方，测定在各级荷载下股骨头的垂直位移量。
电测法和机械测试法分别做内收10°、20°、30°；外展10°、20°、30°以及中立位的实验。
结果1.股骨颈完全骨折(锯断)与未骨折(不锯断)的比较实验，以2号钉(中部)为例。
见表1。
表1 股骨颈完全骨折与未骨折的比较(MPa)2.股骨颈未发生骨折时三根钉应力的比较实验。
钛合金固定股骨骨折系统的有限元分析及实验验证研究毕业论文_生物力学
目录第一章绪论 .............................................................. - 2 -1．1引言.. (1)1.2骨折内固定接骨板的国内外研究现状 (1)1.2.1国外研究现状 (1)1.2.2国内研究现状 (2)1.3骨生物力学有限元仿真的研究现状 (2)1.3.1国外研究现状 (2)1.3.2国内研究现状 (3)1.4骨生物力学性能实验的国内外研究现状 (3)1.4.1骨生物力学性能实验的国外研究现状 (3)1.4.2骨生物力学性能实验的国内研究现状 (4)1.5论文的研究目的、内容及章节安排 (4)1.5.1研究目的 (4)1.5.2研究内容 (4)1.5.3章节安排 (4)1.6本章小结 (5)第二章股骨及相关附属结构的简介 (6)2.1股骨的解剖结构 (6)2.2股骨的附属结构 (7)2.2.1膝关节的解剖结构分析 (7)2.2.2髋关节的解剖结构分析 (8)2.3股骨干骨折类型 (8)2.4骨折愈合机制 (9)2.5本章小结 (9)第三章股骨干骨折系统模型建立及有限元分析 (11)3.1有限元分析的前提 (11)3.2股骨三维模型的建立 (11)3.2.1反求工程的概念 (11)3.2.2股骨模型的建立 (13)3.2.3钛合金接骨板、骨钉模型的建立及与股骨的装配 (17)3.2.4在ANSYS软件内建立股骨骨折系统模型 (17)3.3内固定接骨板系统的有限元分析 (18)3.3.2 划分网格 (19)3.3.4加载方式 (21)3.3.5计算求解 (21)3.3.6 后处理 (21)3.3.7有限元分析结果整理 (29)3.3.8 结果分析 (30)3.4 本章小结 (31)第四章股骨愈合的力学实验 (32)4.1电测法的简介 (32)4.1.1电测法的基本概述 (32)4.1.2电测法的特点 (32)4.2电测法在骨生物力学的应用 (32)4.3骨愈合力学实验 (33)4.3.1实验设计 (33)4.3.2实验数据统计 (34)4.4对应有限元分析模型的建立 (35)4.5本章小结 (36)第五章股骨有限元分析结果与实验结果的对照 (37)5.1实验数据整理 (37)5.2实验数据与有限元分析数据的比较 (38)5.3本章小结 (39)第六章结论与展望 (40)6.1 结论 (40)6.2展望 (40)参考文献 (42)致谢 (43)第一章绪论1．1引言生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学分支。
髋关节外展不同角度股骨颈应力分布的有限元分析
髋关节外展不同角度股骨颈应力分布的有限元分析Wolff理论认为，骨的生长与骨的应力环境关系密切[1]。
生物力学研究也证实，应力刺激使骨更具有活性，愈合能力更加强盛[2][3]。
在临床治疗股骨头坏死的过程中，可通过患者髋关节外展不同角度来调整股骨上段的应力分布，使待愈合部位处于合理的应力环境下，获得良好的生长条件。
因此，髋关节外展不同角度下股骨上段的应力分布是临床上比较关心的生物力学问题之一。
本文建立了股骨上段的三维计算机模型，并通过有限元方法分析双腿站立时髋关节外展不同角度下股骨颈的应力分布，为临床上研究治疗股骨头坏死的最佳力学环境提供生物力学理论依据。
1 材料和方法1.1 股骨三维计算机模型的重建股骨三维重建的原始数据来源于中国虚拟人男1号的断面切削数据集。
该数据集的获取是在冷冻室内用高精度的数控机床(铣切精度为0.005 mm)对倒立放置的标本从脚到头倒立逐层铣切，每层厚度为0.2 mm。
切削完一层后采用富士高清晰度的数码相机拍照摄影，数字化摄影分辨率为600万像素(最小点距0.2 mm左右)，以TIFF文件格式保存，每个断面图像文件大小为17.5 MB。
股骨上段部位连续断面共计120个层面(从股骨头到小转子)，整个股骨上段部位文件大小约为2.1 GB。
因此，在把断面图像转入PC机处理之前，把图像转换为无损的BMP图像格式。
在WINDOWS XP操作系统中，利用WINDOWS自带的画图软件对断面图像进行处理，包括图像配准和图像边缘分割。
其中，图像配准过程是通过每张图像上的四个定位杆来完成的，以保证上、下层图像重建过程中的连续性；边缘处理过程是把股骨部位的图像与周围组织通过灰度值区分开，保证有选择性地进行重建。
图像处理完成后输入三维重建软件Mimics，调整好图像的层间距(0.2 mm)和像素点距(0.2 mm)，进行格式转换后，重建股骨上段部位的三维立体模型，见图1所示。
图1 重建的股骨计算机三维模型Fig.1 Computer-based 3-D reconstruction of the femur1.2 建立股骨的有限元分析模型回结果列表 《第一军医大学学报》2005年10期经过本室购买的自由造型系统“计算机雕刻”软件的处理及矢量化输出等方法[4]，把股骨模型导入大型有限元软件Ansys的前处理模块。
稳定性分析--从有限元分析的角度探讨中医骨质疏松症发展
稳定性分析 --从有限元分析的角度探讨中医骨质疏松症发展摘要：通过进一步改善骨微结构是骨质疏松症医学治疗的重要目标，然而，就目前来说我国针对评估骨微结构以及相对应的骨强度方法还存在不足之处。
在国外已有有限元分析通过进一步模拟骨质疏松症经各种药物治疗后有限元模型的实际力学状况，同时也在一定程度上有效分析了相关中医骨质疏松生物力学机制，从而进一步有效验证了骨微结构参数变化对于骨强度的影响及相对应的优化治疗方案，这就为骨质疏松治疗的生物物理特性研究提供有效的研究方法。
本文主要通过进一步探讨原发性骨质疏松症及其有限元分析法，针对原发性骨质疏松症的中医病机，应用治疗骨质疏松症的有限元研究创建了标准化和先进的骨微结构有限元预测模型，同时在针对骨吸收抑制剂上也进一步推广了有限元研究思路，并且与实际临床试验进行相比较，这就需要更多的随机样本来验证疗效和结果改善，从而指导药物治疗骨质疏松症的临床实际应用。
关键词：有限元分析；中医骨病；骨质疏松；临床应用骨质疏松症（OP）是一种全身性的骨病，其主要特征是骨量相对较低、骨微结构受损、骨抵抗力相对低和易发生相关骨折等等问题，骨小梁以及相对应的皮质类固醇骨骼的微结构已被确定为OP方案骨强度的决定性因素，但影响药物骨强度的骨微结构变化的生物力学机制尚不清楚[1]。
1 原发性骨质疏松症及其有限元分析法可以说骨质疏松症是一种全身性的代谢骨病，主要是由相关骨量侵蚀减少、骨结构破坏和骨脆性的不断增加等等而引起的。
原发性骨质疏松症是一种随着人体年龄的不断增长而发生的退行性疾病，主要可将其分为1型(绝经后骨质疏松症)和2型(老年性骨质疏松症)。
患者出现症状后，症状主要表现为疼痛、驼背、腰肢复位、骨折、呼吸障碍等等[2]。
根据相关流行病学调查显示，由于我国人口老龄化逐渐加重，该疾病呈现出来了逐年上升的趋势。
近年来，许多研究人员都主要通过分子生物学的角度对相对应的中医药进行了深入研究分析，并在该病的治疗方面取得了相对长足的进展，表明中医药在治疗原发性骨质疏松症方面具有一定的优势。
股骨颈骨折内固定术后前倾角变化对股骨近端力学影响的有限元分析
股骨颈骨折内固定术后前倾角变化对股骨近端力学影响的有限元分析作者：蔡跃波唐迎春李建赤徐自强来源：《中国当代医药》2016年第01期[摘要] 目的使用有限元分析内固定术治疗股骨颈骨折后前倾角变化对股骨近端力学产生的影响，为股骨颈骨折内固定治疗的有效性提供重要依据。
方法 2015年5～8月，选择1名男性志愿者，身体健康，使用16层螺旋CT对该志愿者的髋关节进行扫描，获取数据，在CAD 软件和三维重建软件的基础上，以股骨近端为目标，结合有限元分析建立Pauwells角是70°的三维模型，该模型中股骨颈骨折接受内固定术后的前倾角度数分别是0°、10°、20°，然后将人体缓慢行走时应承受的约束力和应承载的负荷附加到该三维模型上，观察不同模型间股骨近端的应力分布情况。
结果当前倾角为10°时，股骨近端承受的最大应力值是200 MPa，位移是1.2 mm，随着前倾角增大或者减小，股骨端承受的应力和位移也会随之增大。
结论在股骨颈骨折的内固定术中，帮助患者恢复前倾角对患者术后康复异常重要，可明显抑制术后患者出现股骨头坏死。
[关键词] 股骨颈骨折；内固定术；前倾角变化；力学影响；有限元分析[中图分类号] R683.42 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2016）01（a）-0107-04股骨颈骨折属于骨折的一种，常见于老年人，其在全身骨折中占3.58%[1]。
股骨颈骨折的治疗方以手术为主，其中最主要的方法有两种，一是髋关节置换，二是空心螺钉内固定[2]，其中以空心螺钉内固定为主。
空心螺钉内固定术成功的保证是解剖复位的良好性，但是内固定术后股骨颈前倾角的变化在X线片中很难看出[3]，因此，解剖复位的效果往往不甚理想。
目前，对于内固定术后股骨颈前倾角变化对股骨近端产生的力学影响还没有严格的生物学证明，因此，本研究针对这个课题进行有限元分析，以期为前倾角的解剖复位提供有效的依据。
股骨颈骨折术后不同动作时股骨力学特性研究
股骨颈骨折术后不同动作时股骨力学特性研究王 颖，马剑雄，柏豪豪，卢 斌，孙 磊，王 岩， 田爱现，董本超，靳洪震，秦国宁，李 岩，马信龙摘要 目的：探究不同动作对股骨颈骨折术后股骨生物力学的影响，为术后康复提供理论指导。
方法：选取天津医院2015年1月—2017年12月收治的股骨颈骨折术后评价复位质量良好患者30例，首先利用三维重建方法建立股骨颈模型，并对复位质量进行定量化测量。
其次通过AnyBody 软件建立股骨肌肉模型，在Geomagic Studio 软件中实现股骨颈模型与股骨肌肉模型坐标的统一，位置大小的匹配；然后对股骨颈模型进行预处理，再经Hypermesh 软件进行网格划分，建立股骨颈有限元模型。
最后利用AnyBody 软件进行动作模拟，包括站立、步行、起立和下蹲动作，逆向动力学分析比较日常动作间股骨的应力分布与应力峰值。
结果：经测量30例股骨模型股骨头小凹最低点平均位移为(9.22±4.42) mm ，股骨头中心平均位移为(5.32±2.98) mm ，股骨头平均偏转角度为(19.73±11.61)°。
站立时平均应力峰值为(18.97±7.8) MPa ，步行过程中平均应力峰值为(66.85±36.18) MPa ，起立过程中平均应力峰值为(61.74±114.38) MPa ，下蹲过程中平均应力峰值为(1607.04±869.58) MPa 。
经统计分析，仅起立与步行动作之间股骨颈应力不具有显著性差异（P =0.82），其余动作时股骨颈应力之间均有显著性差异（P <0.05）。
结论： 纳入的30例股骨颈都存在不同程度的空间移位。
四个日常动作过程中，站立时股骨颈受力最小，其次是起立、步行，下蹲时股骨颈受力最大。
关键词：股骨颈骨折；生物力学；AnyBody 仿真；有限元分析中图分类号：R318.01；R683.42 文献标识码：A 文章编号：1007-6948(2021)03-0477-06doi ：10.3969/j.issn.1007-6948.2021.03.020Biomechanical Study of Femur after Operation of Femoral Neck Fracture in Different Movements WANG Ying, MA Jian-xiong, BAI Hao-hao, et al. Department of Orthopedics Research, Tianjin Hospital, Tianjin University, Tianjin ( 300050), ChinaAbstract: Objective To explore the effects of different movements on the biomechanics of Femur after operation of femoral neck fracture, and to provide theoretical guidance for postoperative rehabilitation. Methods 30 patients with good reduction quality were randomly included in Tianjin Hospital from January 2015 to December 2017. Firstly, the femoral neck model was established by three-dimensional reconstruction method, and the quantitative parameters of reduction quality were measured. Secondly, the femoral muscle model is built by AnyBody software, and the coordinate of femoral neck model and femoral muscle model is unified and the position is matched in Geomagic Studio software. Then the femoral neck model is preprocessed, and the finite element model of femoral neck is established by Hypermesh. Finally, using AnyBody software to simulate the movements, including standing, walking, standing and squatting. The stress distribution and peak value of the femur during daily exercise were analyzed by inverse dynamics. Results The average displacement of the deepest portion of the femoral head fovea was [(9.22 ±4.42) mm], the average displacement of the center of the femoral head was [(5.32 ±22.98) mm], and the average rotational angle of the femoral head was [(19.73 ±11.61)°]. The stress peak of the femur was [(18.97±7.8) MPa] when standing, and [(66.85±36.18) MPa]during walking. In addition, during stand up, the stress peak of the femur was [(61.74±114.38) MPa], and [(1607.04±869.58) MPa] during squat down. Therewas significant difference among the 4 movements,except for the stand up and walking(P =0.82). Conclusion 30 cases of femoral neck included in基金项目：国家重点研发计划（2019TFC1511202-01）；国家自然科学基金（11772226；81871777）；天津市科技计划项目（18PTLCSY00070）天津市天津医院/天津大学天津医院骨科研究所（天津300050）通信作者：马信龙；E-mail ：*****************论 著the study all had different degrees of spatial displacement. During the four daily movements, the force on the neck of Femur is the least when standing, the next is standing and walking, and the force on the neck of femur is the greatest when squatting.Key words: Femoral neck fracture; biomechanics; AnyBody simulation; finite element analysis.股骨颈骨折是临床常见的一种创伤性骨折，因其术后并发股骨头坏死的概率较高[1]，导致股骨颈骨折被称为“未解决的骨折”[2]。
不同移位程度gardenⅠ型股骨颈骨折股骨近端力学的有限元分析
不同移位程度ＧａｒｄｅｎⅠ型股骨颈骨折股骨近端力学的有限元分析张成宝ꎬ余润泽ꎬ喻德富ꎬ陈涛ꎬ张彪ꎬ沈政ꎬ于水ꎬ许有军ꎬ陈鹏ꎬ王少华ꎬ徐仲林(安徽省第二人民医院ꎬ合肥２３００００)㊀㊀摘要:目的㊀探究不同移位程度ＧａｒｄｅｎⅠ型股骨颈骨折股骨近端生物力学特点ꎬ分析移位程度小的ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折是否具有保守治疗理论上的可行性ꎮ方法㊀收集６０例ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折患者的术前双侧股骨近端多层螺旋ＣＴ扫描的薄层原始数据ꎬ将原始数据导入Ｍｉｍｉｃｓ１０.０１软件ꎬ通过软件三维测量技术计算股骨头空间移位程度ꎬ将原始ＣＴ数据导入Ｓｉｍｐｌｅｗａｒｅ６.０软件分离髋臼和股骨头ꎬ并建立内部填实的股骨近端三维有限元网格模型ꎬ将有限元模型导入Ａｂａｑｕｓ６.１２软件ꎬ对所有模型施加缓慢行走时的载荷和约束ꎬ观察不同移位程度(按股骨头中心移位距离把患者分为０~５ｍｍ组㊁>５~１０ｍｍ组㊁>１０ｍｍ组ꎬ按股骨头小凹最低点移位距离把患者分为０~７ｍｍ组㊁>７~１５ｍｍ组㊁>１５ｍｍ组ꎬ按股骨头空间移位角度ꎬ把患者分为０ʎ~１０ʎ组㊁>１０ʎ~２０ʎ组㊁>２０ʎ组)的ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折股骨颈区生物力学特点ꎮ结果㊀所有患者股骨头存在不同程度的旋转移位ꎬ股骨头中心移位距离为(７.５７ʃ３.７３)ｍｍꎬ股骨头小凹最低点移位距离为(９.５６ʃ３.７５)ｍｍꎬ股骨头空间移位角度为１８.７６ʎʃ１２.３０ʎꎮ股骨头中心移位距离０~５ｍｍ组ꎬ股骨头小凹最低点移位距离０~７ｍｍ组ꎬ股骨头空间移位角度０ʎ~１０ʎ组ꎬ健患侧的应力峰值㊁最大等效应变值㊁冠状面最大位移比较差异无统计学意义ꎬ其余各组患侧应力峰值㊁最大等效应变值㊁冠状面最大位移明显高于健侧(Ｐ均<０.０５)ꎮ结论㊀ＧａｒｄｅｎⅠ型股骨颈骨折为有移位的嵌插性骨折ꎬ股骨头空间移位程度和股骨近端生物力学性能改变呈正相关ꎬ移位程度小的ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折具有保守治疗理论的可行性ꎮ㊀㊀关键词:股骨颈骨折ꎻ三维ꎻ力学ꎻ移位ꎻ有限元分析㊀㊀ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００２￣２６６Ｘ.２０１９.３４.０１５㊀㊀中图分类号:Ｒ６８３.４２㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀文章编号:１００２￣２６６Ｘ(２０１９)３４￣００５６￣０４㊀㊀股骨颈骨折是老年人常见的髋部骨折ꎬ约占全身骨折的３.５８％[１]ꎮ近年来股骨颈骨折Ｇａｒｄｅｎ分型引起了较大的争议[２ꎬ３]ꎬＤｕ等[４]通过对ＧａｒｄｅｎⅠ型股骨颈骨折三维重建并测量其移位程度ꎬ发现大部分ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折存在空间移位及成角ꎮ股骨颈骨折术后最主要的并发症为股骨头坏死ꎬ其发生[７]ＭｉｌｌｅｒＡＣꎬＲａｓｈｉｄＲＭꎬＥｌａｍｉｎＥＭ.Ｔｈｅ"Ｔ"ｉｎｔｒａｕｍａ:ｔｈｅｈｅｌｐ￣ｅｒＴ￣ｃｅｌｌｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｔｈｅｒｏｌｅｏｆｉｍｍｕｎｏｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｒａｕｍａａｎｄｂｕｒｎｐａｔｉｅｎｔｓ[Ｊ].ＪＴｒａｕｍａꎬ２００７ꎬ６３(６):１４０７￣１４１７. [８]ＣｈｅｎＣꎬＫｈｉｓｍａｔｕｌｌｉｎＤＢ.ＯｘｉｄｉｚｅｄＬｏｗ￣ＤｅｎｓｉｔｙＬｉｐｏｐｒｏｔｅｉｎＣｏｎ￣ｔｒｉｂｕｔｅｓｔｏＡｔｈｅｒｏｇｅｎｅｓｉｓｖｉａＣｏ￣ａｃｔｉｖａｔｉｏｎｏｆＭａｃｒｏｐｈａｇｅｓａｎｄＭａｓｔＣｅｌｌｓ[Ｊ].ＰｌｏｓＯｎｅꎬ２０１５ꎬ１０(３):ｅ０１２３０８８.[９]ＹüｋｓｅｌＭꎬＹｌｌｄｌｚＡꎬＯｙｌｕｍｌｕＭꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｐｌａｔｅｌｅｔ/ｌｙｍｐｈｏｃｙｔｅｒａｔｉｏａｎｄｃｏｒｏｎａｒｙａｒｔｅｒｙｄｉｓｅａｓｅｓｅｖｅｒｉｔｙ[Ｊ].ＡｎａｔｏｌＪＣａｒｄｉｏｌꎬ２０１６ꎬ１５(８):６４０￣６４７.[１０]ＮｕｓＭꎬＭａｌｌａｔＺ.Ｉｍｍｕｎｅ￣ｍｅｄｉａｔｅｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆａｔｈｅｒｏｓｃｌｅｒｏｓｉｓａｎｄｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｃｌｉｎｉｃ[Ｊ].ＥｘｐｅｒｔＲｅｖＣｌｉｎＩｍｍｕｎｏｌꎬ２０１６ꎬ１２(１１):１２１７￣１２３７.[１１]ＬａｈｏｕｔｅＣꎬＨｅｒｂｉｎＯꎬＭａｌｌａｔＺꎬｅｔａｌ.Ａｄａｐｔｉｖｅｉｍｍｕｎｉｔｙｉｎａｔｈ￣ｅｒｏｓｃｌｅｒｏｓｉｓ:ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｔａｒｇｅｔｓ[Ｊ].ＮａｔＲｅｖＣａｒｄｉｏｌꎬ２０１１ꎬ８(６):３４８￣３５８.[１２]唐关敏ꎬ朱良枫.冠心病患者外周血超敏Ｃ反应蛋白㊁Ｔ细胞亚群㊁免疫球蛋白补体的变化[Ｊ].浙江实用医学ꎬ２００５ꎬ１０(６):３８９￣３８９.[１３]ＡｎｄｅｒｓｏｎＡＣ.Ｔｉｍ￣３:ａｎｅｍｅｒｇｉｎｇｔａｒｇｅｔｉｎｔｈｅｃａｎｃｅｒｉｍｍｕｎｏｔｈｅｒ￣ａｐｙｌａｎｄｓｃａｐｅ[Ｊ].ＣａｎｃｅｒＩｍｍｕｎｏｌＲｅｓꎬ２０１４ꎬ２(５):３９３￣３９８. [１４]ＧａｏＤＮꎬＹａｎｇＺＸꎬＱｉＱＨ.ＲｏｌｅｓｏｆＰＤ￣１ꎬＴｉｍ￣３ａｎｄＣＴＬＡ￣４ｉｎｉｍｍｕｎｏｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｉｎｒｅｇｕｌａｔｏｒｙＴｃｅｌｌｓａｍｏｎｇｐａｔｉｅｎｔｓｗｉｔｈｓｅｐｓｉｓ[Ｊ].ＩｎｔＪＣｌｉｎＥｘｐＭｅｄꎬ２０１５ꎬ８(１０):１８９９８￣９００５.[１５]ＳａｋｕｉｓｈｉＫꎬＪａｙａｒａｍａｎＰꎬＢｅｈａｒＳＭꎬｅｔａｌ.ＥｍｅｒｇｉｎｇＴｉｍ￣３ｆｕｎｃ￣ｔｉｏｎｓｉｎａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌａｎｄｔｕｍｏｒｉｍｍｕｎｉｔｙ[Ｊ].ＴｒｅｎｄｓＩｍｍｕｎｏｌꎬ２０１１ꎬ３２(８):３４５￣３４９.[１６]ＢａｉＪꎬＬｉＸꎬＴｏｎｇＤꎬｅｔａｌ.Ｔ￣ｃｅｌｌｉｍｍｕｎｏｇｌｏｂｕｌｉｎ￣ａｎｄｍｕｃｉｎ￣ｄｏ￣ｍａｉｎ￣ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｍｏｌｅｃｕｌｅ３ｇｅｎｅｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍｓａｎｄｐｒｏｇｎｏｓｉｓｏｆｎｏｎ￣ｓｍａｌｌ￣ｃｅｌｌｌｕｎｇｃａｎｃｅｒ[Ｊ].ＴｕｍｏｕｒＢｉｏｌꎬ２０１３ꎬ３４(２):８０５￣８０９.[１７]吴旭斌ꎬ汤圣兴ꎬ伍广伟ꎬ等.阿托伐他汀对急性冠脉综合征患者外周血单核细胞合成组织因子和ＴＮＦ￣α的影响[Ｊ].中国临床药理学与治疗学ꎬ２００９ꎬ１４(１):９８￣１０２.[１８]ＴｏｍｋｏｗｉｃｚＢꎬＷａｌｓｈＥꎬＣｏｔｔｙＡꎬｅｔａｌ.ＴＩＭ￣３ＳｕｐｐｒｅｓｓｅｓＡｎｔｉ￣ＣＤ３/ＣＤ２８￣ＩｎｄｕｃｅｄＴＣＲＡｃｔｉｖａｔｉｏｎａｎｄＩＬ￣２ＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＮＦＡＴＳｉｇｎａｌｉｎｇＰａｔｈｗａｙ[Ｊ].ＰＬｏＳＯｎｅꎬ２０１５ꎬ１０(１０):ｅ０１４０６９４.(收稿日期:２０１９￣０６￣０３)６５率为２０％~４０％[５]ꎮ近年来研究表明生物力学因素对骨折愈合及股骨头坏死有重要的影响[６]ꎬ而三维重建及有限元分析可以模拟股骨生物力学试验ꎬ将复杂的整体划分为有限个单元组成的集合体ꎬ为股骨近端的力学分析提供了可能[７]ꎮ笔者通过测量６０例ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折患者的股骨头移位程度并建立患者健侧及患侧股骨近端有限元模型ꎬ探讨不同移位程度的ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折股骨近端力学特点ꎬ旨在为ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折临床治疗提供依据ꎮ１㊀资料与方法１.１㊀临床资料㊀２０１７年７月~２０１９年５月于安徽省第二人民医院收集６０例ＧａｒｄｅｎⅠ型股骨颈骨折患者的术前双侧股骨近端多层螺旋ＣＴ扫描的薄层原始数据(层厚０.７５ｍｍ)和Ｘ线平片数据ꎮ患者年龄均大于１８岁ꎬ入选前排除陈旧性骨折㊁病理性骨折㊁双侧骨折㊁肿瘤㊁畸形㊁骨质缺损等ꎬ由２名主治医师及２名影像科医师分别独立阅片并讨论后确诊ꎬ若分型无法达成一致ꎬ再由１名创伤领域专家进行最后决定ꎮ其中男２７例㊁女３３例ꎬ年龄１９~８８岁㊁平均５４.７岁ꎬ左侧骨折３１例㊁右侧骨折２９例ꎮ１.２㊀分析方法㊀将患者原始ＣＴ数据导入Ｍｉｍｉｃｓ１０.０１(比利时Ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅ公司)软件ꎬ建立股骨近端模型ꎮ通过镜像功能将患侧与健侧配准并生成新图层ꎬ拟合股骨头为球体并寻找球心ꎮ于图层上分别标记健患侧股骨头球心及健患侧股骨头小凹最低点ꎻ计算股骨头空间移位距离㊁股骨头小凹最低点移位距离㊁股骨头空间偏转角度ꎮ见图１ꎮ㊀㊀注:Ａ为股骨近端Ｘ线平片ꎻＢ为股骨近端ＣＴ冠状面ꎻＣ为股骨近端配准后的正视图和俯视图ꎻＤ为健患侧关键点标记ꎬ其中ｃ１及ｃ２分别为健患侧股骨头中心点ꎬｆ１及ｆ２分别为健患侧股骨头小凹最低点ꎬＤ１为股骨头小凹最低点移位距离ꎬＤ２为股骨头中心移位距离ꎬα为空间夹角ꎮ图１㊀ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折术前影像及空间移位情况㊀㊀将原始ＣＴ数据导入Ｓｉｍｐｌｅｗａｒｅ６.０软件(英国ＳｉｍｐｌｅｗａｒｅＬｔｄ公司)分离髋臼和股骨头建立股骨近端模型ꎬ按ＣＴ断层图像的灰度值赋予材料属性ꎬ建立内部填实的股骨近端有限元模型ꎮ将有限元网格模型导入Ａｂａｑｕｓ６.１２(美国ＨＫＳ公司)软件ꎬ本研究对所有模型均加载２.３８倍体重ꎬ相当于正常人缓慢行走时所受载荷[８]ꎮ根据股骨头中心点的垂线与髋臼外侧边缘的夹角(ＣＥ角)等解剖学参数ꎬ确定股骨头与髋臼的接触区域[９]ꎬ按ＨＩＰ９８应力数据库分别于三个方向(ｆｘ㊁ｆｙ㊁ｆｚ)对股骨头球心施加载荷ꎬ约束股骨远端所有节点的６个自由度为０ꎮ见图２ꎮ㊀㊀注:Ａ为患侧股骨近端有限元模型ꎻＢ为患侧股骨近端应力云图整体观ꎻＣ为患侧股骨近端冠状面应力云图ꎮ图２㊀ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折术前有限元分析㊀㊀按股骨头中心移位距离把患者分为０~５ｍｍ组㊁>５~１０ｍｍ组㊁>１０ｍｍ组ꎬ按股骨头小凹最低点移位距离把患者分为０~７ｍｍ组㊁>７~１５ｍｍ组㊁>１５ｍｍ组ꎬ按股骨头空间移位角度ꎬ把患者分为０ʎ~１０ʎ组㊁>１０ʎ~２０ʎ组㊁>２０ʎ组ꎮ计算健侧患侧股骨近端应力峰值㊁最大等效应变值㊁冠状面最大７５位移ꎮ１.３㊀统计学方法㊀应用ＳＰＳＳ２０.０统计软件ꎮ正态性检验采用Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ￣Ｓｍｉｒｎｏｖ检验ꎬ计量资料数据以 ｘʃｓ来表示ꎬ组间比较采用ｔ检验ꎮＰ<０.０５为差异有统计学意义ꎮ２㊀结果㊀㊀所有数据经Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ￣Ｓｍｉｒｎｏｖ检验均符合正态分布ꎮ２.１㊀股骨头移位情况㊀纳入的６０例ＧａｒｄｅｎⅠ型股骨颈骨折患者股骨头均存在不同程度的旋转移位ꎬ股骨头中心移位距离为１.３７~１５.９７(７.５７ʃ３.７３)ｍｍꎻ股骨头小凹最低点移位距离为３.４９~１７.９６(９.５６ʃ３.７５)ｍｍꎻ股骨头空间移位角度为２.８０ʎ~４７.２３ʎ(９.５６ʎʃ３.７５ʎ)ꎮ２.２㊀不同移位程度股骨近端生物力学变化㊀患侧股骨近端应力峰值㊁最大等效应变值㊁冠状面最大位移随着股骨头空间移位参数增加而增加ꎮ其中股骨头中心移位距离为０~５ｍｍ时ꎬ股骨头小凹移位距离为０~７ｍｍ时ꎬ股骨头空间移位角度为０ʎ~１０ʎ时ꎬ健患侧股骨近端各项有限元指标比较差异无统计学意义ꎬ其余各组差异均有统计学意义(Ｐ均<０.０５)ꎮ见表１~３ꎮ表１㊀不同股骨头中心移位距离下股骨近端力学特点( ｘʃｓ)组别ｎ最大等效应变(με)健侧患侧ｔＰ应力峰值(ＭＰａ)健侧患侧ｔＰ冠状面最大位移(ｍｍ)健侧患侧ｔＰ０~５ｍｍ组１８２５３９.８７ʃ４０９.６５２６６７.９１ʃ６１２.８７０.７４>０.０５５.８６ʃ１.４７６.３９ʃ１.５５１.８１>０.０５０.１４ʃ０.０４０.１５ʃ０.０６０.５９>０.０５>５~１０ｍｍ组２６２５３５.８４ʃ５００.４７３２０２.２１ʃ５２６.１５４.６８<０.０１６.１１ʃ１.７６８.１１ʃ１.６３６.０８<０.０１０.１５ʃ０.０３０.２１ʃ０.０４６.１２<０.０１>１０ｍｍ组１６２５７２.６２ʃ４１１.０５３７０６.２７ʃ６１７.６３６.１１<０.０１６.００ʃ２.０３１０.１３ʃ１.７５８.８１<０.０１０.１３ʃ０.０４０.３０ʃ０.０８７.６０<０.０１表２㊀不同股骨头小凹最低点移位距离下股骨近端力学特点( ｘʃｓ)组别ｎ最大等效应变(με)健侧患侧ｔＰ应力峰值(ＭＰａ)健侧患侧ｔＰ冠状面最大位移(ｍｍ)健侧患侧ｔＰ０~７ｍｍ组１４２４８６.８７ʃ３９６.１６２５１３.４６ʃ５４２.４５０.１５>０.０５６.２４ʃ１.３５６.４８ʃ１.７３０.６３>０.０５０.１４ʃ０.０５０.１５ʃ０.０３０.６４>０.０５>７~１５ｍｍ组３０２６７３.８４ʃ４８９.８３３４８２.５７ʃ５３１.２７６.１３<０.０１６.１８ʃ１.４９８.２５ʃ１.２９６.７８<０.０１０.１５ʃ０.０４０.２２ʃ０.０５５.９９<０.０１>１５ｍｍ组１６２５８７.５９ʃ４７３.１７３７３３.２９ʃ６０１.４７５.９０<０.０１５.８７ʃ１.７２１０.７３ʃ１.３８１０.４３<０.０１０.１３ʃ０.０４０.３１ʃ０.０５１１.２５<０.０１表３㊀不同股骨头空间移位角度下股骨近端生物力学特点( ｘʃｓ)组别ｎ最大等效应变(με)健侧患侧ｔＰ应力峰值(ＭＰａ)健侧患侧ｔＰ冠状面最大位移(ｍｍ)健侧患侧ｔＰ０ʎ~１０ʎ组１５２５１１.４３ʃ４２３.５８２６１０.８５ʃ５１８.８２０.５８>０.０５５.９９ʃ１.２９６.３７ʃ１.２１０.９５>０.０５０.１３ʃ０.０６０.１５ʃ０.０４１.０７>０.０５>１０ʎ~２０ʎ组３２２５３９.７６ʃ４７２.１９３５１９.４６ʃ４９５.８６８.０９<０.０１６.２８ʃ１.７５８.３４ʃ１.６３８.３７<０.０１０.１４ʃ０.０５０.２６ʃ０.０４１０.６０<０.０１>２０ʎ组１３２４３３.１６ʃ５００.６３３６８９.２５ʃ５７９.６６５.９１<０.０１６.０３ʃ１.５４１０.５２ʃ１.８３８.５９<０.０１０.１４ʃ０.０４０.３３ʃ０.０５１０.７０<０.０１３㊀讨论㊀㊀目前临床上多采用闭合复位空心钉内固定治疗ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折[１０]ꎬ然而据相关研究表明其术后二次手术率为１０％~２０％ꎬ不愈合率为１０％ꎬ股骨头坏死率大约为２０％[１１ꎬ１２]ꎮ内固定技术的发展并没有减少股骨颈骨折术后的二次手术率和股骨头坏死率ꎮ当前ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折的临床治疗仍然存在一定的争议ꎬ部分学者通过大样本回顾性分析发现ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折采用保守治疗的有效率高达６６％ꎬ其中老年痴呆㊁多种内科合并症㊁既往反复跌倒史是保守治疗失败的危险因素ꎬ而对于认知功能较好且既往无反复跌伤史的ＧａｒｄｅｎⅠ骨折患者保守治疗成功率高达８８％[１３]ꎮ然而亦有部分学者发现Ｇａｒ￣ｄｅｎⅠ骨折经过保守治疗后股骨头坏死率㊁骨折再次移位率㊁骨折不愈合率均较高[１４]ꎮ且研究发现Ｇａｒ￣ｄｅｎⅠ骨折嵌插程度和股骨坏死密切相关ꎬ外翻嵌插型股骨颈骨折术后股骨头坏死及内固定失败风险较高ꎮ股骨头坏死是一个病理演变过程ꎬ应力作用下负重区骨小梁发生显微骨折ꎬ随后针对损伤骨组织修复ꎬ若造成骨坏死的原因不消除ꎬ修复不完善ꎬ损伤 修复的过程继续ꎬ最终导致股骨头结构改变㊁股骨头塌陷㊁变形等[１６]ꎮ㊀㊀目前股骨颈骨折Ｇａｒｄｅｎ分型是最常用的ꎬ大多数股骨颈嵌插型骨折被归类为ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折ꎬ而已有学者发现部分股骨颈嵌插型骨折存在很大的空间移位及成角ꎬ因此临床医生需重新认识ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折ꎬ制定更为适宜的诊疗方案[４]ꎮ本研究结果表明ꎬ６０例ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折患者股骨头均有不同程度的空间移位ꎬ这主要是由于Ｇａｒｄｅｎ分型系统的提出是基于二维Ｘ线平片ꎬ二维图像上存在各关节部位的结构重叠ꎬ无法精确观察㊁测量到空间上骨折的移位情况ꎬ并对骨折块的精确位置㊁骨折线的空间走向㊁骨折端的旋转移位精确描述[１６ꎬ１７]ꎮ这同时也说明了ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折并非无移位的㊁不完全性骨折ꎬ而是存在一定程度空间移位的骨折类型ꎬ在临床治疗过程中需要医师详细了解骨折的移位程度ꎬ及时恢复颈干角㊁前倾角ꎬ８５矫正空间移位ꎬ争取达到解剖复位ꎮ㊀㊀笔者发现患侧股骨近端应力峰值㊁最大等效应变值㊁冠状面最大位移随着股骨头空间移位参数增加而增加ꎮ正常股骨应力主要集中于股骨头－颈结合部下方ꎬ股骨近端由于颈干角及前倾角的存在ꎬ经股骨头传向股骨颈的载荷不在一条直线上ꎬ在股骨颈处产生了张力㊁压力及剪切力ꎬ股骨颈骨折后ꎬ骨折嵌插处出现应力集中ꎬ随着空间移位的增大ꎬ颈下方的应力逐渐减小ꎬ股骨头颈交界骨折线区应力集中更为明显ꎮ股骨颈骨折后ꎬ股骨近端骨小梁发生显微骨折ꎬ随着股骨头移位程度的增加ꎬ骨小梁排列及走形逐渐偏离正常ꎬ结构稳定性变差ꎬ骨强度降低ꎬ因此ꎬ随着股骨头移位程度的增加ꎬ患侧股骨颈嵌插处应变逐渐增大ꎮ骨折后股骨近端前倾角㊁颈干角发生改变ꎬ股骨近端稳定性变差ꎬ股骨近端冠状面最大位移增大ꎮ㊀㊀本研究结果表明ꎬ在股骨头中心移位距离０~５ｍｍ组ꎬ股骨头小凹最低点移位距离０~７ｍｍ组ꎬ股骨头空间移位角度０ʎ~１０ʎ组ꎬ健患侧各项有限元指标无统计学差异ꎮ因此需要从生物力学角度对Ｇａｒ￣ｄｅｎⅠ型骨折重新认识ꎬ建议按股骨头移位程度对Ｇａｒ￣ｄｅｎⅠ型骨折予以细化ꎬ移位程度较小的ＧａｒｄｅｎⅠ型骨折生物力学性能改变较小ꎬ具有保守治疗理论上的可行性ꎮ然而本研究也存在一定的局限性:样本量过少ꎻ未考虑髋关节周围软组织包括肌肉和韧带对股骨近端合力的影响ꎻ薄层ＣＴ扫描图像质量有限ꎬ图像序列相关性较差ꎬ不能充分反映骨内部结构ꎮ因此ꎬ仍需进一步扩大样本量进行研究ꎬ同时由于有限元模型是对实际情况的近似模拟ꎬ实验结果对实际指导作用仍需进一步通过动物实验或临床观察证实ꎮ参考文献:[１]ＴｈｏｒｎｇｒｅｎＫＧꎬＨｏｍｍｅｌＡꎬＮｏｒｒｍａｎＰＯꎬｅｔａｌ.Ｅｐｉｄｅｍｉｏｌｏｇｙｏｆｆｅｍｏｒａｌｎｅｃｋｆｒａｃｔｕｒｅｓ[Ｊ].Ｉｎｊｕｒｙꎬ２００２ꎬ３３Ｓｕｐｐｌ３:Ｃ１￣Ｃ７. [２]ＦｒａｎｄｓｅｎＰＡꎬＡｎｄｅｒｓｅｎＥꎬＭａｄｓｅｎＦꎬｅｔａｌ.Ｇａｒｄｅｎᶄｓｃｌａｓｓｉｆｉｃａ￣ｔｉｏｎｏｆｆｅｍｏｒａｌｎｅｃｋｆｒａｃｔｕｒｅｓ.Ａｎａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｉｎｔｅｒ￣ｏｂｓｅｒｖｅｒｖａｒｉ￣ａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪＢｏｎｅＪｏｉｎｔＳｕｒｇＢｒꎬ１９８８ꎬ７０(４):５８８￣５９０. [３]中华医学会骨科学分会创伤骨科学组ꎬ中国医师协会骨科医师分会创伤专家工作委员会.成人股骨颈骨折诊治指南[Ｊ].中华创伤骨科杂志ꎬ２０１８ꎬ２０(１１):９２１￣９２８.[４]ＤｕＣＬꎬＭａＸＬꎬＺｈａｎｇＴꎬｅｔａｌ.ＲｅｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｇａｒｄｅｎｔｙｐｅＩｆｅｍｏｒａｌｎｅｃｋｆｒａｃｔｕｒｅｓｂｙ３￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ[Ｊ].Ｏｒｔｈｏ￣ｐｅｄｉｃｓꎬ２０１３ꎬ３６(６):８２０￣８２５.[５]曹发奇ꎬ周武ꎬ刘国辉ꎬ等.股骨颈骨折复位内固定术后股骨头坏死的相关因素分析[Ｊ].中华骨科杂志ꎬ２０１７ꎬ３７(１７):１０８８￣１０９２. [６]ＵｅｏＴꎬＴｓｕｔｓｕｍｉＳꎬＹａｍａｍｕｒｏＴꎬｅｔａｌ.Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｓｐｅｃｔｓｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｓｅｐｔｉｃｎｅｃｒｏｓｉｓｏｆｔｈｅｆｅｍｏｒａｌｈｅａｄ[Ｊ].ＡｒｃｈＯｒｔｈｏｐＴｒａｕｍａＳｕｒｇꎬ１９８５ꎬ１０４(３):１４５￣１４９.[７]任栋ꎬ程培焱ꎬ宋朝晖ꎬ等.不同数量和空间构型的空心拉力螺钉治疗股骨颈骨折的有限元分析[Ｊ].中华创伤杂志ꎬ２０１７ꎬ３３(９):８１５￣８２２.[８]ＲａｄｃｌｉｆｆｅＩＡꎬＴａｙｌｏｒＭ.Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｉｎｔｏｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｖａｒｕｓ￣ｖａｌｇｕｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｏｎｌｏａｄｔｒａｎｓｆｅｒｉｎｔｈｅｒｅｓｕｒｆａｃｅｄｆｅｍｏｒａｌｈｅａｄ:ａｍｕｌｔｉ￣ｆｅｍｕｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＣｌｉｎＢｉｏｍｅｃｈ(ＢｒｉｓｔｏｌꎬＡｖｏｎ)ꎬ２００７ꎬ２２(７):７８０￣７８６.[９]程亮亮ꎬ赵德伟ꎬ杨磊ꎬ等.３Ｄ打印多孔钽金属髋臼加强块在成人ＤＤＨ髋关节重建术中的应用[Ｊ].中华骨科杂志ꎬ２０１８ꎬ３８(１１):６５０￣６５７.[１０]ＹａｍａｍｏｔｏＴꎬＫｏｂａｙａｓｈｉＹꎬＮｏｎｏｍｉｙａＨ.Ｕｎｄｉｓｐｌａｃｅｄｆｅｍｏｒａｌｎｅｃｋｆｒａｃｔｕｒｅｓｎｅｅｄａｃｌｏｓｅｄｒｅｄｕｃｔｉｏｎｂｅｆｏｒｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｉｘａｔｉｏｎ[Ｊ].ＥｕｒＪＯｒｔｈｏｐＳｕｒｇＴｒａｕｍａｔｏｌꎬ２０１９ꎬ２９(１):７３￣７８.[１１]ＨｏｓｋｉｎｓＷꎬＷｅｂｂＤꎬＢｉｎｇｈａｍＲꎬｅｔａｌ.Ｅｖｉｄｅｎｃｅｂａｓｅｄｍａｎａｇｅ￣ｍｅｎｔｏｆｉｎｔｒａｃａｐｓｕｌａｒｎｅｃｋｏｆｆｅｍｕｒｆｒａｃｔｕｒｅｓ[Ｊ].ＨｉｐＩｎｔꎬ２０１７ꎬ２７(５):４１５￣４２４.[１２]ＲｏｇｍａｒｋＣꎬＦｌｅｎｓｂｕｒｇＬꎬＦｒｅｄｉｎＨ.Ｕｎｄｉｓｐｌａｃｅｄｆｅｍｏｒａｌｎｅｃｋｆｒａｃｔｕｒｅｓ￣￣ｎｏｐｒｏｂｌｅｍｓＡｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆ２２４ｐａｔｉｅｎｔｓｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｉｎｔｅｒｎａｌｆｉｘａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｉｎｊｕｒｙꎬ２００９ꎬ４０(３):２７４￣２７６. [１３]ＡｍｓｅｌｌｅｍＤꎬＰａｒｒａｔｔｅＳꎬＦｌｅｃｈｅｒＸꎬｅｔａｌ.Ｎｏｎ￣ｏｐｅｒａｔｉｖｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｓａｒｅｌｉａｂｌｅｏｐｔｉｏｎｉｎｏｖｅｒｔｗｏｔｈｉｒｄｓｏｆｐａｔｉｅｎｔｓｗｉｔｈＧａｒｄｅｎＩｈｉｐｆｒａｃｔｕｒｅｓ.Ｒａｔｅｓａｎｄｒｉｓｋｆａｃｔｏｒｓｆｏｒｆａｉｌｕｒｅｉｎ２９８ｐａｔｉｅｎｔｓ[Ｊ].Ｏｒ￣ｔｈｏｐＴｒａｕｍａｔｏｌＳｕｒｇＲｅｓꎬ２０１９ꎬ１０５(５):９８５￣９９０.[１４]ＨａｒｄｙＪꎬＣｏｌｌｉｎＣꎬＭａｔｈｉｅｕＰＡꎬｅｔａｌ.Ｉｓｎｏｎ￣ｏｐｅｒａｔｉｖｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｔｉｌｌｒｅｌｅｖａｎｔｆｏｒＧａｒｄｅｎＴｙｐｅＩｆｒａｃｔｕｒｅｓｉｎｅｌｄｅｒｌｙｐａｔｉｅｎｔｓＴｈｅｆｅｍｏｒａｌｎｅｃｋｉｍｐａｃｔｉｏｎａｎｇｌｅａｓａｎｅｗＣＴｐａｒａｍｅｔｅｒｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉ￣ｎｉｎｇｔｈｅｉｎｄｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｎｏｎ￣ｏｐｅｒａｔｉｖｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ[Ｊ].ＯｒｔｈｏｐＴｒａｕ￣ｍａｔｏｌＳｕｒｇＲｅｓꎬ２０１９ꎬ１０５(３):４７９￣４８３.[１５]ＮａｎｔｙＬꎬＣａｎｏｖａｓＦꎬＲｏｄｒｉｇｕｅｚＴꎬｅｔａｌ.ＦｅｍｏｒａｌｎｅｃｋｓｈｏｒｔｅｎｉｎｇａｆｔｅｒｉｎｔｅｒｎａｌｆｉｘａｔｉｏｎｏｆＧａｒｄｅｎＩｆｒａｃｔｕｒｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｒｉｓｋｏｆｆｅｍ￣ｏｒａｌｈｅａｄｃｏｌｌａｐｓｅ[Ｊ].ＯｒｔｈｏｐＴｒａｕｍａｔｏｌＳｕｒｇＲｅｓꎬ２０１９ꎬ１０５(５):９９９￣１００４.[１６]ＳｕｎＷꎬＷａｎｇＢＬꎬＬｉＺＲ.Ｃｈｉｎｅｓｅｓｐｅｃｉａｌｉｓｔｃｏｎｓｅｎｓｕｓｏｎｄｉａｇｎｏ￣ｓｉｓａｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｏｓｔｅｏｎｅｃｒｏｓｉｓｏｆｔｈｅｆｅｍｏｒａｌｈｅａｄ[Ｊ].ＯｒｔｈｏｐＳｕｒｇꎬ２０１１ꎬ３(２):１３１￣１３７.[１７]石利涛ꎬ刘彦博ꎬ赵景新ꎬ等.髋部骨折患者股骨近端三维几何解剖形态变化及意义[Ｊ].山东医药ꎬ２０１８ꎬ５８(１６):７３￣７５.(收稿日期:２０１９￣０７￣１５)９５。
有限元分析在股骨颈骨折内固定研究中的应用
国际骨科学杂志 ２０２０年７月 第４１卷 第４期 ＩｎｔＪＯｒｔｈｏｐ，Ｊｕｌｙ２５，２０２０，Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．４·综述·基金项目：西藏自治区重点科研计划项目（ＸＺ２０１７ＺＹ０１）、上海市２０１９年度“科技创新行动计划”（１９ｄｚ２３２０３００）作者单位：２００２３３， 上海交通大学附属第六人民医院骨科通信作者：张伟 Ｅ ｍａｉｌ：ｏｒｔｈｏｚｈａｎｇ＿ｗｅｉ＠１６３．ｃｏｍ有限元分析在股骨颈骨折内固定研究中的应用尹博浩 靳颖哲 张伟摘要 内固定是青壮年股骨颈骨折重要的治疗方法，良好的复位和牢靠的内固定可以降低骨折不愈合、股骨头坏死等发生率。
有限元分析可用于比较股骨颈骨折不同内固定方式的力学特性，并在模型建立、内固定方式优化和改进上取得相当成果。
该文就有限元分析在股骨颈骨折内固定研究中的应用作一综述。
关键词 股骨颈骨折；有限元分析；内固定犇犗犐：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ ７０８３．２０２０．０４．００７ 有限元法作为一种力学分析方法，最早由美籍著名数学家Ｃｏｕｒａｎｔ提出，主要应用于航天航空、汽车制造、土木建筑等众多领域。
相较于传统生物力学分析方法，有限元分析具有载荷方式多样、测试指标多元、实验结果直观、研究成本低廉、试验周期短及可进行动态分析等特点，近年来在医学领域，尤其在创伤骨科领域得到越来越广泛的应用。
目前有限元分析关于股骨颈骨折的研究主要集中于不同类型股骨颈骨折内固定方式对比和各种内固定方式应力集中、位移等情况评价，以期优化内固定方案，有效减少骨折不愈合、内固定失效和股骨头坏死等发生率，实现“保留自身髋关节”这一根本目标。
１ 有限元分析方法在股骨颈骨折研究中，有限元分析利用数学近似方法对髋关节骨组织及植入物进行模拟，将复杂的结构划分为许多简单而又相互作用的单元。
在施加载荷的情况下，对各个单元的相互作用进行计算，并划分为更多的单元和更贴近实际情况的材料赋值，从而用有限数量的未知量逼近无限未知量的真实系统，即模拟整个模型中力的分布及作用情况。
有限元分析在骨折愈合模拟中的研究进展
２０２０年６月 第１２期综 述有限元分析在骨折愈合模拟中的研究进展吴佳，魏成建*南京中医药大学附属医院，江苏 南京 210029【摘要】综述国内外有限元分析在骨折愈合模拟的研究进展。
从有限元分析在骨折愈合过程模型模拟策略、骨折愈合模型的精度、骨骼强度检验效率等几个方面介绍了有限元分析骨折愈合模拟中的应用。
【关键词】有限元分析；骨折愈合；生物力学[中图分类号]R687.3 [文献标识码]A [文章编号]2096-5249(2020)12-0214-02骨折愈合是骨伤科学研究的重点，力学因素是影响骨折愈合的重要因素之一。
骨折端受力研究分析的方式也在随着计算机技术的进步不断更新，从宏观分析、力学实验到微观结构模型的有限元分析，研究人员借助有限元分析模型对骨折愈合后的强度进行评估，从而进一步探究不同受力状态下骨折愈合的情况。
有限元分析通过将力学因素对骨折愈合影响的规律进行总结，形成骨折模型愈合的模拟策略，建立骨折愈合过程的动态模型，为模拟和预测骨折后骨骼再生修复的过程提供参考。
1 有限元分析技术在骨折愈合中的兴起研究人员发现，除了感染、血液供应、生长因子等因素会影响骨折愈合，骨折断端之间的相互作用力影响着骨质的形成：适度的轴向压缩能够促进骨折的愈合，而平移剪切力可延迟或者抑制骨折的愈合，不同频率、振幅的振动也会对骨折断端起到促进或者抑制的作用。
在有限元分析技术出现以前，研究人员大多通过力学实验来评估骨折后愈合组织的强度、抗压缩、剪切、扭转的极限性能。
这些实验本身也只能检测在骨质在各种受力下的极限强度，无法描述骨折愈合组织破坏的过程。
但是有限元分析技术的出现提供了一种新的思路，推动骨折愈合微观结构变化的研究进一步发展。
有限元分析方法是利用数学近似的方法来对真实环境中的物体进行模拟，将整体分解成多个单元，将单元间的相互作用综合分析，探究整体的变化。
张凌云[1]等人通过高分辨率的核磁共振图像对股骨近端进行有限元分析，发现股骨颈皮质骨和松质骨在收到外力冲击时更容易发生骨折，与临床活动中观察到的情况相符。
股骨颈空心钉锁定板与空心钉固定股骨颈骨折的有限元分析
股骨颈空心钉锁定板与空心钉固定股骨颈骨折的有限元分析摘要：目的采用有限元分析法对股骨颈空心钉锁定板与空心钉固定股骨颈骨折的生物力学特点。
方法以1名男性健康志愿者为研究对象，使用64排螺旋CT进行扫描，以右侧股骨数据当做样本，使用逆向工程软件依次建立股骨颈骨折三维模型、空心钉锁定板模型和空心钉固定模型，并对股骨的应力肺部和位移情况进行分析，对比内固定与股骨模型的生物力学的特征。
结果内固定物应力大都集中在骨折线附近，空心定锁定板和空心钉固定模型的应力峰值分别为65.8MPa、118.2MPa，骨端的应力大都集中在股骨近端内侧，空心定锁定板模型的应力峰值为13.8MPa、空心钉固定模型的峰值为28.1MPa。
结论2种固定方式均应用在股骨颈骨折中，空心定锁定板固定稳定性较好，能有效避免股骨颈缩短，成为最佳的治疗办法。
关键词：股骨颈空心钉锁定板；空心钉；股骨颈骨折；有限元分析股骨颈骨折主要发病症状为骨不连和股骨头缺血性坏死，空心钉锁定板系统是2枚交锁拉力螺钉组合而成的交锁系统，能在一定程度上避免股骨颈短缩[1]。
文中以2中固定方式展开研究，探讨哪种固定方式更好，现报道如下。
1资料与方法1.1一般资料本次研究选择一名男性志愿者，其年龄为26岁，身高和体重分别为175cm、72kg。
主要设备：笔记本电脑一台、使用的操作系统为Windows 7 Home、三维软件Mimics 13.0和交互软件CAD/CAM。
1.2方法采用X线对志愿者检查，证实其髋部并未出现骨折、畸形、或肿瘤等情况，使用64排螺旋CT对其股骨进行扫描检查，扫描的层厚度为7.5mm，电压设置为120kV，管电流为250～300mA，从而获取相应的二维CT图像，数据保存的格式为DICOM。
Mimics可以自动检测数据格式，把数据转换为文本自身格式。
把DICOM格式的文件导入Mimics10.0软件内，明确二维空间的位置，展现出冠状面或矢状画面。
根据不同组织其CT值，设置合理的阀值范围，合理区分骨骼与其他位置。
基于断裂力学模拟3种不同跌倒状态下股骨近端骨折的有限元分析
基于断裂力学模拟3种不同跌倒状态下股骨近端骨折的有限元分析孙文涛;李鹏飞;林梓凌;何祥鑫;冯莲影;李红庚;鲁荣贵【摘要】目的运用断裂力学分析方法,探究3种不同边界条件下模拟跌倒的最佳有限元模型.方法将1例老年股骨颈骨折健侧髋关节以及大腿螺旋CT的DICOM格式影像资料导入Mimics中三维重建出股骨模型,将模型导人Hypermesh中设置材料属性,定义3种不同的仿真跌倒状态下的边界条件:股骨长轴与水平线成30°同时股骨颈施加垂直载荷(A)、股骨长轴与水平线成10°同时股骨颈施加垂直载荷(B)、股骨长轴与水平线成25°同时垂直股骨颈施加水平载荷(C),采用LS-DYNA软件对3种模型运算分析.结果相同大小的载荷下,断裂力学分析A组模型出现股骨颈骨折、B组股骨大结节处骨折、C组股骨干上段骨折;Von Mises应力云图分析:A组模型的应力主要集中在股骨颈部位,股骨转子间以及股骨干应力很小;B组模型中主要应力集中于股骨大结节处(也是有限元模型中固定限制的节点),C组模型应力集中在股骨颈以及股骨干部位.结论基于Hypermesh/LS-DYNA断裂力学软件环境下,A组边界条件的模型仿真跌倒更具有可信度.%Objective To explore the optimal finite element model of simulated fall under three different boundary conditions by using the fracture mechanics analysis method.Methods A DICOM format image data of an elderly femoral neck fracture and thigh spiral CT was imported into Mimics to reconstruct the femor model three-dimensionally.And thenthe model was introduced into Hypermesh to define the material properties and the three different boundary conditions.The details were as follows:the longitudinal axis of the femor was 30° while the femoral neck was applied with a vertical load (A),thefemoral long axis was at 10° to the horizontal line and the femoral neck was applied with a vertical load (B),the femoral long axis was at 25° and the vertical femoral neck was applied horizontally Load (C).The three models were analyzed by using the LS-DYNA software.Results Under the same magnitude force of the load,the fracture mechanics analysis of group A model turned to be femoral neck fracture,group B showed femoral nodular fracture and group C was femoral shaft fracture;Von Mises stress cloud analysis:The stress of group A model was mainly concentrated in the femoral neck since femoral intertrochanter and femoral shaft stress is very small;the stress ofgroup B model mainlywasconcentrated in the femor nodules (also fixed limit nodule in finite element model);the stress of the group C was concentrated in the femoral neck and the femoralstem.Conclusion The simulation of the boundary condition of group A is more credible,based on the Hypermesh/LS-DYNA fracture mechanics software environment analysis.【期刊名称】《新疆医科大学学报》【年(卷),期】2017(040)012【总页数】4页(P1529-1532)【关键词】跌倒;股骨颈;有限元;断裂力学【作者】孙文涛;李鹏飞;林梓凌;何祥鑫;冯莲影;李红庚;鲁荣贵【作者单位】广州中医药大学第一附属医院创伤骨科,广州510405;广州中医药大学第一附属医院创伤骨科,广州510405;广州中医药大学第一附属医院创伤骨科,广州510405;广州中医药大学第一附属医院创伤骨科,广州510405;重庆医科大学儿科学院,重庆401324;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082【正文语种】中文【中图分类】R683.42骨质疏松髋部骨折带来的高死亡率严重威胁着老年人的健康[1]，积极预防其发生具有战略性意义。
钛合金接骨板固定股骨骨折的有限元分析及实验验证
钛合金接骨板固定股骨骨折的有限元分析及实验验证高亚磊;董黎敏;李炫;叶金铎;张春秋;陈伟;刘念【摘要】The object of this paper was to do the finite element analysis of Titanium plate fixation for femoral frac-ture system and experimental verification. From the comparison of the data,it could be found that the finite element results and the experimental results are substantially the same law. Parts of differences of the value were within the error range. The actual stress transfer situation of the finite element results and experimental results was consistent in bone healing process. The conclusion was that the study demonstrated that using the finite element method to calculate the stress situations of femur fracture system is feasible.%本研究对由钛合金接骨板固定的股骨骨折系统进行了有限元分析及实验验证。
通过数据对比，发现有限元法分析结果与实验结果呈现的规律大致相同，结果数值的部分差异在误差范围之内。
有限元法分析结果和实验结果呈现的应力转移情况，与骨愈合过程中实际应力转移情况是相吻合的。
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生 物 骨 科 材 料 与 临 床 研 究
Ｏ ＲＴ ＨＯＰ ＤＩ ＢＩ ＡＥ Ｃ ＯＭＥ ＣＨＡＮＩ ＭＡ ＲＩ Ｓ ＡＮＤ Ｃ Ｌ ＮＩ ＳＴ ＣＳ ＴＥ ＡＬ Ｉ ＣＡＬ ＵＤＹ
２ｏ ｏ ８年
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存 多钉 同定基础 安 ０１ ． Ｍｐ 。骨折 同定螺 丝钉应 力峰值 ： ． ～０ ａ ４ Ｂ组 ， ７Ｉ６Ｍｐ ； 组仅有 ７ ７ ａ ３ ． ａＣ ８ ． ４Ｍｐ 。 结 论 ４ 装 Ｆ Ｓ ， 护股骨 预和 股骨头 修复 愈合 ， Ｈ Ｊ保 为年轻 人股骨 颈骨折 治疗 展现前 景 。 ［ 关键 词】 骨折 髋支撑 关 节； 骨股颈 骨折 ； 限元分析 ； 力 何 压 ［ 图分类号 】 Ｒ ８ ． 中 ６３ ２ ４ ［ 文献 标示 码］Ａ
ｐｉｎｎ ． ｔ ｒ ｔｃｅ ｕｃ ｅ ｓｕｌｒｃ ｖ ｒ ｏ ｈ ｅ ｒ ｌ ｅ ｄａ ｅ ｋ，ｏｒ ｒａｍ ｅ ｔ ｆｔｅｓ ｐ ｉｇｆｍ ｏ ａ ｅ ｋｆａ ｔｒ ｎ ｉｇｓ Ｉ ｏ ｅ ｔｄｓ ｃ ｓ ｆ ｅ ｏ ｅｙ ｆｔｅｆ ｍｏ ａ ａ ｎｄｎ ｃ ｆ ｅ ｔ ｎ ｈ ａ ｌｎ ｅ ｒ ｌ ｃ ｃｕ ｅ ｐ ｈ ｔ ｏ ｎ ｒ ｒ ｖ ａｅ ｈ ｒ ｓ ｃ ｅ ｅ ｌｄ ｔｅｐ ｏ ｐｅ ｔ
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髋 关节②股 骨颈 骨折 ２钉 固定和③２钉 固定加 Ｆ Ｓ ＿ 组 ２ 有 限元模型 。 Ｎｓ ｓ Ｐ Ａ Ｅ ２ 划分 网格 ２维 ４节 Ｈ Ｊ＿ 二 Ｄ Ａ Ｙ （Ｌ Ｎ ８ ） 点单元 ， 同条 件下 分别完成 计算 。 结 果 等 股 骨 头承重 区应力 峰值 ： 组 ，． ９ ａ； Ａ １ ２ ０ Ｍｐ Ｂ组 ，． ａＣ组仅有 １ ３Ｍｐ ； ６
ｗｅｇ ｔ ｅｒ ｇｚ ｎ ｅｐ ｃｉｅｙｗａ：ａ ｇｏ ｐ１０ ９Ｍ ｐ ；ｂ ｇｏ ｐ １ ３Ｍｐ ；Ｃ ｇｏ ｐ０１０４Ｍ ｐ ． ｈ ｒｓ ｅ ｋ ｉｈ— ａｉ ｏ ｅｒｓｅｔ ｌ ｓ （） ｒｕ ．２ ａ （） ｒｕ ． ａ （） ｒｕ ．—． ａ Ｔ ｅｓ ｅｓ ａ ｂ ｎ ｖ ６ ｔ ｐ ｖ ｌｅｏ ｅｐｎ ｉｇ ：ｂ ｇｏ ｐｗａ ７１ ６Ｍｐ ；Ｃ ｇｏ ｐ７ ７ ａ Ｃ ｎ ｌｓ ｎ Ｆ Ｊｗａ ｘ ｄ ｂ ｓ ｅｍａ ｙ ａｕ ｆ ｈ ｉｎｎ ｓ（） ｒｕ ｓ３ ．８ ａ （） ｒｕ ． ４Ｍｐ ． ｏ ｃ ｉ ＨＳ ｓ ｅ ， ａ ｅ ｈ ｎ ｔ ４ ｕｏ ｉ ｆ ｔ
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第 ５卷 第 ５期
骨 折 髋 支 撑 关 节 治 疗 股 骨 颈 骨 折 有 限 元 力 学 分 析
史振 满 史 疆 王 鑫 郭 树 章 吴 跃 彭 江
［ 摘要 ］ 目的 了解 骨折髋 支撑 关节（ ＨＳ ） Ｆ Ｊ治疗 Ｊ 骨颈骨 折 力学效应 。 】 殳
方法
Ａｕｏ ｔＣＡＤ 导入方式 建 ： 正常 ①