双柱桥接钢板增强型PFNA在处理复杂股骨转子下骨折时的生物力学优势：有限元分析

《BMC Musculoskeletal Disorders》：Biomechanical advantages of double-column bridging plate-augmented PFNA for complex subtrochanteric femoral fractures: a finite element analysis

　　

摘要

背景

对于伴有外侧壁损伤的复杂股骨转子下骨折，通常采用加入外侧板的PFNA进行固定；然而，传统重建板存在解剖结构匹配度差以及抗旋转能力不足等局限。目前仍需验证，新型双柱桥接板与PFNA结合使用是否能在正常骨条件及骨质疏松骨条件下都展现出更优异的生物力学性能。

方法

研究收集了一名健康成年志愿者的左股骨CT数据。通过Mimics 19.0、Geomagic Wrap 2017和Creo 6.0软件构建了Seinsheimer IV型股骨转子下骨折的有限元模型，同时还建立了PFNA、传统重建板以及双柱桥接板内固定装置的模型。研究对象被分为三组：A组（仅使用PFNA）、B组（PFNA+传统重建板）、C组（PFNA+双柱桥接板）。每组又进一步分为健康骨亚组和骨质疏松骨亚组，在后者中骨元素的弹性模量被统一降低至健康值的60%。研究首先使用Hypermesh 2014软件进行网格划分，随后通过Abaqus 6.14软件设置材料属性、加载条件及边界条件，最终进行有限元模拟计算。比较了三种模型在最大位移、最大扭转角度以及内固定装置和骨折碎块的最大应力等方面的表现，同时通过骨折块间位移可视化分析来评估骨折部位的稳定性。

结果

在健康骨条件下，C组的最大位移（4.06毫米）、扭转角度（2.15°）以及髓内钉应力（344.6兆帕）均最低，相比A组分别降低了19.8%和36.7%。双柱桥接板所承受的应力更高（442.5兆帕，而传统重建板为254.5兆帕），这说明该结构具有更好的载荷分担能力。在接触面2处，C组的平均骨折块间位移距离仅为0.021毫米，远低于A组（0.139毫米）和B组（0.103毫米）。在骨质疏松条件下，所有模型的位移和钉子应力都会上升，而骨折碎块的应力则下降，但C组依然保持最优性能，其钉子应力最低（407.9兆帕，相比A组降低了26.8%），且接触面2处的平均骨折块间位移距离最小（0.012毫米，而A组和B组分别为0.167毫米和0.138毫米）。

结论

这项有限元分析表明，在Seinsheimer IV型股骨转子下骨折的治疗中，PFNA与双柱桥接板结合使用相比单独使用PFNA或PFNA搭配传统重建板具有更好的生物力学优势，而且这些优势在模拟的骨质疏松条件下依然得以保留。这些研究结果仅为假设性结论，还需通过体外生物力学研究和临床研究来进一步验证。