建立股骨远端 C3 型骨折有限元模型并提出股骨远端“双柱理论”

摘要：

吴慧敏、陈彦胜等研究人员通过计算机软件建立C3型骨折的有限元模型，并提出"双柱理论"以指导C3型骨折的临床治疗。研究通过75千克体重的模拟成年人从6米距离高空坠落，利用MIMICS、HYPERMESH、LsDyna等软件模拟这一过程，并明确了骨折的"内侧柱"与"外侧柱"的边界。据结果显示，主要骨折线分布在股骨远端的内侧与内后侧区域，与股骨下端内侧皮质与机械轴的交汇点特征相符。内侧柱被界定在内侧皮质与机械轴交汇的应力集中区域。

基于"双柱理论"的临床应用表明，在手术中通过重建内侧与外侧柱，尤其是在重视内侧柱的稳定性情况下，内外侧双钢板固定治疗C3型骨折相较于单钢板固定疗法，前者能够在术后骨折稳定性、骨折愈合、内固定断裂情况以及功能锻炼时间与膝关节活动度方面表现更优。




引言：

本文旨在探讨C3型股骨远端骨折的特点与治疗策略，通过计算机辅助手段模拟高能量碰撞事件下的骨折过程，以及断裂力的作用范围。研究基于大量的临床数据分析，发现股骨远端骨折主要发生在内侧区域，且骨折线集中于内侧皮质与机械轴交汇点之下。这一发现不仅加深了对骨折机理的了解，也为临床治疗提供了新思路。

方法：


计算机模拟与模型构建：

研究采用75千克体重的模拟成年人从6米高空坠落作为实验条件，模拟人体在冲击力作用下的运动学和动力学响应。通过股骨全长CT扫描获取精确数据，并利用MIMICS软件进行三维重建，随后在HYPERMESH软件中细分结构，最后使用LsDyna软件进行有限元分析。在这一过程中，设置具体的载荷模拟条件，如驱动时间、力缓冲时间等，以便模拟不同影响因素下的骨折行为。

分析与结果：

分析结果显示，在模拟坠落过程中，股骨远端骨折主要集中在内侧、内后侧区域，并定位在内侧皮质与机械轴交汇点，该区域在载荷下应力集中。这一区域通过实验数据与临床观察相互印证，证明了之前的观察发现。

结果：

通过设计内外侧“双柱”理论模型，研究在临床应用中发现，采用内外双钢板固定方法治疗C3型股骨远端骨折时，疗效优于单一钢板固定的传统方法。特别是注重内侧柱的稳定性，以及重建内外侧柱强度的基础上，鼓励早期功能锻炼，观察到更好的骨折愈合情况、更低的内固定断裂风险以及更优的膝关节功能恢复。

讨论：

本文针对临床治疗C3型股骨远端骨折的难点和不足，提出基于“双柱理论”的新型手术策略。这一理论的构建给予了骨折治疗的科学依据，通过模拟验证了内侧与外侧柱界限定义的合理性和临床应用价值。特别强调内侧柱的稳定重建对于骨折治疗的至关重要性。