髋关节的生物力学

骨质填压
铆合紧密
骨质移除（DHS）
VS
A=81.3平方毫米
骨质填压（PFNA）
A=26.3平方毫米
和螺钉系统相比移除骨质较少
螺旋刀片周围
骨质填压区 没有骨质填压区
Borderline thread
插入时的能量分布 (n=6)
50
40
30
Torsional energy Axial energy Total energy
我们知道…
骨折的固定必须根据生物力 学情况选择最合适的内植物用
以提高治疗效果
髋关节的生物力学
• 髋关节是人体最大的负重 关节，主要是由骨盆上的 髋臼与股骨近端的股骨头 以及圆韧带、软骨等一些 软组织构成。
• 双足对称站立时，体重平 均分布到双下肢，每髋承 担除下肢重量之外体重的 1／2。在走路时(速度为 1．5m／s)，髋关节最大 受力约为2．5倍体重，而 当跑步时(速度为3．5 m ／s)，关节最大受力约为 5—6倍体重
髋部受力情况
活体测试结果 (Bergmann et al. 2001)
计算模型 (Heller,Duda et al. 2001)
髋部受力情况: Bergmann研究结果
活体测试结果 (2001)
带感应装置的股骨 头假体
„Bergmann研究“
髋部受力情况
髋部受力情况: Bergmann研究
直径16MM
6度外偏角
远端可屈式设计，有效避免应 力性骨折
外侧切口方便固定或更换PFNA螺旋刀片
螺旋刀片锁定状态 螺旋刀片解锁状态
抗旋转
螺旋刀片特点
尖端宽大的表面积 增大的内芯直径 。
螺旋刀片特点
•PFNA 螺旋刀片的芯的直径是逐渐增加的，从而确保 骨质的填压。 •即使在骨质严重疏松的病人当打入PFNA螺旋刀片时 可以很明显感觉到填压的过程，而拧入螺钉时就完全不同 了，螺纹很容易被损坏。 • 生物力学实验证明，PFNA螺旋刀片抗旋转稳定性和两 枚螺钉（PFN）系统相似。
髋部受力情况 Fmax Bergmann测量结果
walking normal walking slowly
walking fast going up stairs going down stairs
standing up sitting down
standing squatting jogging 7 km/h stumbling
目标: • 术后即刻完全负重 • 骨折愈合 如何达到? • 解剖复位 • 稳定固定骨折:
– 内植物在股骨头内的位置正确 – 可以动力化 – 确保内植物在股骨颈锚合良好能抵抗旋转及轴向作用
力
长型PFNA
－低位或有延伸的转子下骨折 －同侧转子骨折 －股骨近端多发骨折 －病理性骨折
螺旋刀片杆部直径：9MM 套筒直径：12MM
Compression lines
Wolff定律
骨折再塑过程的变化规律。骨折后如有移 位，在凹侧将有明显骨痂形成，其内部骨小 梁将沿着压应力的传递方向排列，而在凸侧 将有骨的吸收。
骨折断端适当加压可以刺激骨愈合
什么是动力化？
动力化可以使骨折断端加压 并且降低内植物失败的风险。
外侧平面设计减少插入时和术后 对外侧壁的压力
Insertion energy [J]
20
10
0 GAMMA
PFNA-II
一个部件完成 “抗旋转及稳定支撑”
适应证：
• 经转子骨折 转子间骨折 高位转子下骨折
股骨近端骨折意味Leabharlann Baidu：
---复位困难 ---插入髓内钉前需要复位 ---正确的入钉点 ---股骨颈螺钉的位置必须满意
股骨近端骨折的治疗目标
PFNA螺旋刀片长度：75—120
尾帽
名称 标准型PFNA 加长型PFNA
直径 9、10、11 9、10、11
长度 170、200、240 300、340、380、420
打入器械 瞄准器械
(2001)
A1.1
A1.2
A1.3
PFNA
－经转子骨折（31－A1 31－A2）
A2.1
A2.2
A2.3
－转子间骨折（31－A3）
－高位转子下骨折
A3.1
A3.2
A3.3
解决方案
Compression Force on Femoral Head (app. 2.5 Body weight)
Tension lines
0
200 400 600 800
% 体重
F
1000
髋部受力情况: Bergmann研究
瞬间扭力 Tx 于股骨颈
Tx = F * x caused by asymmetrically placed screw
(BW = 80 kg, F measured in vivo1), x = 2cm)
walking slowly walking normal
walking fast
Tx Tx
going up stairs
going down stairs
standing up
sitting down
standing
squatting
stumbling
0
5 Tx (Nm)
10
15
1) G. Bergmann , G. Duda: Hip contact forces and gait patterns from routine activities, Journal of Biomechanics 34