齊遠博 王道峰 劉道宏 陶笙

一、介紹

股骨頸骨折是臨床中常見的一類髖部骨折。隨著人口老齡化的加劇，股骨頸骨折的發(fā)病率不斷升高，有流行病學研究預測，2050 年全世界的髖部骨折數(shù)量將達到626 萬例，其中股骨頸骨折占比約達 53%，且主要來源于發(fā)展中國家和地區(qū)[1-2]。當今我國成人的股骨頸骨折的發(fā)生率占全身骨折的 3.6%，占髖部骨折的 48.22%[3]。目前，手術(shù)是治療股骨頸骨折的主要方式。因此，尋求精準且高效的內(nèi)固定療法是股骨頸骨折診療和預后的迫切需求[4]。股骨頸骨折的手術(shù)治療方式主要包括內(nèi)固定與髖關(guān)節(jié)置換，其中內(nèi)固定治療的方法多樣。由于股骨近端具有特殊的解剖結(jié)構(gòu)和脆弱的血液供應，內(nèi)固定術(shù)后易出現(xiàn)骨折不愈合、骨不連、股骨頭壞死等嚴重并發(fā)癥[5]。選擇合適的內(nèi)固定治療方式對復位和預后具有重大意義。然而最佳的內(nèi)固定方法仍無明確定論，這也是現(xiàn)今骨科醫(yī)師面對的重大挑戰(zhàn)[6]。

結(jié)合臨床考慮和文獻分析，筆者發(fā)現(xiàn)影響股骨頸骨折內(nèi)固定手術(shù)成功率的主要因素是股骨頸骨折病理狀態(tài)下及不同內(nèi)固定狀態(tài)下的生物力學傳導機制。紛繁的內(nèi)固定裝置在不斷創(chuàng)新與研發(fā)，只有對股骨頸骨折及不同內(nèi)固定器械的生物力學展開更加全面的研究，才能有效實現(xiàn)股骨頸骨折的內(nèi)固定治療。有限元分析 (finite element analysis，F(xiàn)EA) 作為骨科領(lǐng)域里重要的生物力學研究工具，是臨床前開展器械力學性能檢驗、提供科學理論依據(jù)的必要環(huán)節(jié)。FEA 是一種數(shù)學建模方法，最早出現(xiàn)在航空工程領(lǐng)域，隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，其被逐漸應用于生物力學、熱力學及電磁學等領(lǐng)域。Brekelmans 等[7]和 Rybicki等[8]在 1972 年首次將 FEA 應用于骨科的生物力學研究，為此后 FEA 在骨科的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在骨生物力學研究領(lǐng)域，F(xiàn)EA 是一種適用于任何復雜結(jié)構(gòu)中某一點的應力及應變的計算方法。通過 CT 等影像學技術(shù)獲得數(shù)據(jù)，然后利用計算機軟件將人體骨骼標本復雜的幾何形狀(“域”) 分割成許多個子域，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建目的標本的計算機網(wǎng)格模型，再將各個單元節(jié)點連接，描述出標本的幾何形狀，形成三維立體數(shù)字模型，最后賦予該模型材料屬性、定義力學特性和約束條件，從而進行數(shù)據(jù)分析和研究計算[9]。相比傳統(tǒng)的力學研究方法如脆性涂層技術(shù)、光學方法、應變片測量和光彈性技術(shù)，F(xiàn)EA 可以更準確有效地評估骨及骨材料的應力和變力特性，在應力應變分析、破壞分析等方面也具有借鑒意義；目前已逐漸發(fā)展成為現(xiàn)代骨生物力學研究中不可或缺的模擬計算方法。

筆者通過介紹國內(nèi)外相關(guān)的股骨頸骨折內(nèi)固定有限元力學分析研究，總結(jié) FEA 在股骨頸骨折不同內(nèi)固定方式的應用現(xiàn)狀，旨在更好地了解不同內(nèi)固定方式的力學特征，為臨床有效選擇股骨頸骨折內(nèi)固定器械提供力學基礎(chǔ)。

二、文獻篩選

本研究以“股骨頸骨折”“有限元”和“內(nèi)固定”為中文關(guān)鍵詞在中國生物醫(yī)學文獻數(shù)據(jù)庫 (China Biology Medicine disc，CBMdisc)，中國知網(wǎng) (China National Knowledge Infrastructure) 數(shù)據(jù)庫中展開檢索。以“femoral neck fracture”“femur neck fracture”“finite element analys*”“internal fixation”“fixation device”為英文關(guān)鍵詞在 PubMed，Embase 和 Web of Science 數(shù)據(jù)庫中檢索所有符合的文章。采用 Endnote 20.0 整合所有數(shù)據(jù)庫參考引文，通過排除重復的研究后，逐一閱讀引文標題及摘要，排除無關(guān)研究。隨后進一步獲取符合條件的文章全文，兩位臨床醫(yī)師 (齊遠博，王道峰) 獨立篩查，如果存在歧義，則由第三位醫(yī)師 (劉道宏) 介入審查。最終確定納入綜述的文章。具體檢索式、納入排除標準及流程圖見(表1、圖1)。通過對納入文章的綜述分析，總結(jié) FEA 在股骨頸骨折內(nèi)固定中的轉(zhuǎn)化應用。

圖1 文章篩選流程圖Fig.1 Article screening flowchart

表1 基于 PubMed、Web of Science、Embase 數(shù)據(jù)庫的檢索策略Tab.1 Search strategy based on PubMed,Web of Science,Embase databases

三、文獻綜述

(一) 股骨頸骨折與內(nèi)固定的 FEA 模型建立

股骨頸骨折與內(nèi)固定裝配的 FEA 模型是基于 CT 建立的。主要包括正常股骨頸、股骨頸骨折、內(nèi)固定器械以及股骨頸骨折與內(nèi)固定裝配模型。圖2 通過將一名符合標準的健康成人股骨 CT 影像數(shù)據(jù)材料導入醫(yī)學影像系統(tǒng)處理得到原始股骨三維模型；將輸出的 STL 文件導入掃描模型數(shù)據(jù)處理軟件，進行構(gòu)建和優(yōu)化，經(jīng)優(yōu)化后的模型再傳入三維制圖軟件進行“股骨頸的切割”構(gòu)建骨折模型與內(nèi)固定模型的裝配；最后應用 FEA 軟件對其進行各項力學參數(shù)的分析與研究。

圖2 股骨頸骨折與內(nèi)固定的 FEA 模型建立流程圖Fig.2 Flow chart of finite element model of femoral neck fracture and internal fixation

(二) 股骨頸骨折不同內(nèi)固定方式的 FEA 研究

選擇何種內(nèi)固定方法來處理股骨頸骨折，至今仍存在分歧。一項對 272 位創(chuàng)傷骨科協(xié)會 (Orthopaedic Trauma Association，OTA) 專家的調(diào)查顯示[10]：47% 的醫(yī)師習慣使用動力髖螺釘 (dynamic hip screw，DHS)，43% 的醫(yī)師習慣使用空心釘固定系統(tǒng)，另外 10% 的醫(yī)師使用其它不同的內(nèi)固定裝置；不同內(nèi)固定應用于股骨頸骨折中的生物力學機制尚未明確是造成分歧的主要原因。探索股骨頸骨折的最佳內(nèi)固定方式成為了目前的研究熱點。而驗證內(nèi)固定系統(tǒng)的生物力學性能是其應用于臨床的必要前提，F(xiàn)EA 可以為內(nèi)固定裝置在臨床應用提供科學的理論依據(jù)。股骨頸骨折的主流分型方式包括：Garden 分型及 Pauwels 分型兩類，根據(jù)文獻的整理與總結(jié)，筆者發(fā)現(xiàn)當今關(guān)于 FEA 的研究主要聚焦于 Pauwels 分型中，尤以 Pauwels Ⅲ 型 (不穩(wěn)定型)的股骨頸骨折，因為此類型是臨床中最難處理的骨折類型，同時固定失效與骨折愈合不良也最易發(fā)生于此類骨折[11]?；诖?，筆者就近年來 FEA 在評價不同內(nèi)固定方式應用于股骨頸骨折中的研究進展進行綜述 (圖3)。

圖3 股骨頸骨折不同內(nèi)固定方式的 FEA 研究Fig.3 Finite element analysis of different internal fixation methods for femoral neck fracture

1.空心拉力螺釘?shù)?FEA 研究：空心拉力螺釘技術(shù)治療股骨頸骨折，因其手術(shù)創(chuàng)傷小、出血量少、恢復時間快、住院時間短等優(yōu)勢，且在維持骨折穩(wěn)定、防旋轉(zhuǎn)、促進骨折愈合等多個方面都凸顯成效，成為了現(xiàn)今臨床中最受歡迎的手術(shù)方式[12]；但該方法的裝置固定強度有限，僅空心螺釘固定較為單薄，有研究數(shù)據(jù)顯示傳統(tǒng)空心加壓螺釘固定股骨頸骨折的失敗率為 41.9%[13]。所以對該固定方式的研究與改良也在不斷進行，嘗試以最小的損傷和最確切的手術(shù)效果，不斷優(yōu)化股骨頸骨折的內(nèi)固定治療方法。FEA的應用為這些“新方法”的臨床應用奠定了力學基礎(chǔ)。

(1) 空心拉力螺釘不同置釘方式的 FEA 研究：FEA 能精確地分析比較不同置釘方式所引起的力學特征。劉俊俊等[14]使用 FEA 比較了在 Pauwels 30° 穩(wěn)定型股骨頸骨折中空心螺釘正三角與倒三角兩種置釘方法的力學特點，結(jié)果兩種置釘方式的股骨頭最大等效應力、骨折端與內(nèi)固定的最大位移無明顯差異，但倒三角方式的內(nèi)固定最大等效應力更低，更為堅固。張成寶等[15]則比較了正、倒三角螺空心釘在 Pauwels 70° 的不穩(wěn)定股骨頸骨折伴有不同程度的骨缺損的力學特點，當股骨頸內(nèi)側(cè)皮質(zhì)完整或有少量骨缺損時，倒三角置釘?shù)纳锪W性能更好，對于股骨頸內(nèi)側(cè)骨缺損較大時，正三角置釘更具力學穩(wěn)定。有學者研究了正三角、倒三角、前三角、后三角和垂直分布 5 種置釘方式的 Pauwels Ⅲ 型股骨頸骨折的 FEA 模型，分析出倒三角方式固定的應變值最小、耐受垂直負荷最大、有最大的應力對抗能力，固定效果最為穩(wěn)定[16]。魏文卿等[17]運用 FEA 模擬了在 Pauwels Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 的三型股骨頸骨折，分別將 2 枚平行釘、正三角、倒三角、強斜、交叉 5 種置釘方式建模，對內(nèi)固定物與股骨頸頭側(cè)、干側(cè)的應力分布以及模型的位移分布等數(shù)據(jù)分析，結(jié)果中 Pauwels Ⅰ、Ⅲ型骨折時強斜置釘與倒三角置釘較其余 3 種置釘方式更為穩(wěn)固，在 Pauwels Ⅱ 型骨折中交叉置釘?shù)姆绞阶顬榉€(wěn)定，正三角置釘?shù)男Ч畈睢?/p>

不同的置釘方式對骨折穩(wěn)定性影響很大，且固定方式應隨不同骨折類型隨機應變。在眾多置釘形式中，倒三角置釘方式的表現(xiàn)相對更優(yōu)；為探究其固定力學原理，Zhang 等[18]考慮到空心螺釘?shù)臋M截面積是否會對 3 枚空心螺釘固定 Pauwels Ⅲ 股骨頸骨折的效果產(chǎn)生影響，設(shè)計了斜三角形與倒等邊三角形固定的 Pauwels Ⅲ 股骨頸骨折的FEA 建模，經(jīng)過比較兩種模型的橫截面積、周長、應力變化等數(shù)據(jù)，指出當 3 枚空心螺釘平行置入后，橫截面積越大穩(wěn)定度越高，螺釘不同空間構(gòu)型與內(nèi)固定裝置的穩(wěn)定性有直接聯(lián)系。

(2) 改良空心螺釘技術(shù)與傳統(tǒng)空心螺釘比較的 FEA 研究：FEA 能模擬測試出在傳統(tǒng)空心螺釘技術(shù)基礎(chǔ)上改良的優(yōu)勢與弊端。傳統(tǒng)的倒三角空心螺釘置釘時會將所有的釘平行于股骨頸置入，經(jīng)改良的固定方式主要有偏軸螺釘固定 (近端 1 枚垂直骨折線加壓螺釘?shù)慕徊鏄?gòu)型)、F 形固定 (雙平面、雙支撐螺釘固定) 及在傳統(tǒng)倒三角拉力螺釘基礎(chǔ)上加股骨頸內(nèi)側(cè)支撐鋼板等方式。Zhou 等[19]就偏軸螺釘固定與傳統(tǒng)標準的倒三角空心螺釘固定 Pauwels Ⅲ 型股骨頸骨折進行了 FEA 及尸體的生物力學實驗，結(jié)果均表明經(jīng)改良的偏軸螺釘固定在抗剪切、防旋轉(zhuǎn)和骨折端加壓等方面較傳統(tǒng)方法具有優(yōu)勢。嚴坤等[20]比較了倒三角構(gòu)型、F 形固定、偏軸螺釘固定的 3 種內(nèi)固定方式的 FEA研究中得出了 F 形固定與偏軸螺釘固定的方式應力更加分散、骨折端移位更小，可獲得良好的固定效果。艾克白爾·吐遜等[21]、Zhan 等[22]和 Jiang 等[23]為探究傳統(tǒng)倒三角拉力螺釘與增加內(nèi)側(cè)支撐鋼板時，兩種內(nèi)固定系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，分別進行了 FEA 模擬實驗，均證實了在固定Pauwell Ⅲ 型股骨頸骨折時，增加內(nèi)側(cè)支撐鋼板對骨折端的穩(wěn)定性優(yōu)于單純空心螺釘。

雖然這些經(jīng)改良的空心釘固定方式在理論層面已獲得良好效果，但是仍缺乏足夠的臨床證據(jù)，需根據(jù)具體的骨折類型及骨折情況慎重選用[24]。運用 FEA 對改良空心螺釘內(nèi)固定方式的探索，體現(xiàn)出了現(xiàn)行的空心釘固定技術(shù)仍存在明顯的局限性，雖然部分經(jīng)改良的固定方式尚未在臨床中廣泛應用，但這也促進了股骨頸骨折內(nèi)固定技術(shù)的不斷發(fā)展。在通過借助 FEA 進行的建模實驗，將會使得空心釘技術(shù)不斷進步升級，為其能夠更好地應用于股骨頸骨折治療，提供堅實有力的數(shù)據(jù)與理論基礎(chǔ)。

(3) 新型空心螺釘與傳統(tǒng)空心螺釘比較的 FEA 研究：FEA 能辨析新型空心釘與傳統(tǒng)空心釘?shù)漠愅?，并驗證新型空心螺釘所具有的優(yōu)勢特性。Xue 等[25]新研制了一種無頭加壓支撐螺釘，并借助 FEA 比較其與傳統(tǒng)空心螺釘固定不穩(wěn)定性股骨頸骨折的生物力學性能；結(jié)果顯示新型無頭加壓支撐螺釘?shù)膽Ψ植几鼜V，螺釘?shù)淖畲笪灰?、von Mises 應力及旋轉(zhuǎn)位移均小于傳統(tǒng)空心螺釘，具有更好的抗旋轉(zhuǎn)與支撐固定效果。Lu 等[26]對股骨頸骨折 (Pauwels角=60°) 應用新型雙頭螺紋的空心螺釘與普通空心螺釘分別進行水平、垂直及倒三角固定，采用光學測量技術(shù)結(jié)合FEA 構(gòu)建出相應的骨折內(nèi)固定模型，計算分析各組的生物力學效能。結(jié)果表明，雙頭螺紋的空心釘固定能使得應力分布更均勻、生物力學效能更佳。而 Ding 等[27]與方永剛等[28]研究了一種新型的可降解鎂合金仿生空心螺釘固定股骨頸骨折并進行了 FEA 研究，分別在內(nèi)固定模型中比對了該新型螺釘與傳統(tǒng)鈦合金仿生空心螺釘和鈦合金空心螺釘?shù)纳锪W性能，發(fā)現(xiàn)新型的鎂合金仿生空心釘固定模型的應力分布更加均勻、應力峰值更低，生物力學性能較其它兩種鈦合金螺釘更優(yōu)越、固定效果更好。

隨著內(nèi)固定技術(shù)的發(fā)展及新型內(nèi)固定裝置研發(fā)，近幾年間出現(xiàn)的多種新型空心螺釘器械正在嘗試以更堅固的生物力學性能、更優(yōu)越的生物材料特性，對傳統(tǒng)構(gòu)型的空心螺釘發(fā)起了挑戰(zhàn)；空心螺釘在向多元化發(fā)展，從構(gòu)型的改進再到優(yōu)勢材料的研發(fā)，伴之而來的便是這“新一代”的比拼。然而 FEA 也為這些新型的空心釘裝置提供了篩選、優(yōu)化、驗證的有力平臺，在 FEA 的強大模擬效果下，可以真實地反映出新內(nèi)固定裝置的有效性與可靠程度，進而有助于其盡快地應用于臨床。

2.DHS 結(jié)合抗旋轉(zhuǎn)螺釘 (derotation screw，DS) 的FEA 研究：DHS 是臨床中常用于治療股骨頸骨折的內(nèi)固定手段之一，其適用的最佳骨折類型為基底型股骨頸骨折、Pauwels Ⅲ 型股骨頸骨折或骨質(zhì)疏松性骨折；但因單釘固定時會發(fā)生骨折近端的旋轉(zhuǎn)，遂在應用于股骨頸骨折時，常將其與 DS 一同平行置入[24]。有學者結(jié)合 FEA 與臨床應用分析研究，表明在年齡 ≤65 歲的青年股骨頸骨折患者中，使用陽性支撐復位后 DHS+DS 的方式固定穩(wěn)妥，可獲得良好的治療效果[29]。尤其在處理股骨頸骨折且伴內(nèi)側(cè)骨質(zhì)粉碎時，傳統(tǒng)的空心釘固定形式就很難滿足堅強固定的需求；此時，DHS+DS 可能是更好的選擇。尹博浩等[30]構(gòu)建了在股骨頸骨折伴內(nèi)側(cè)皮質(zhì)缺損的情況下，DHS+DS、倒三角空心釘、倒三角空心釘+內(nèi)側(cè)鎖定鋼板固定的有限元仿真模型，比較發(fā)現(xiàn)從穩(wěn)定程度、應力分布等方面驗證了 DHS+DS 固定的有效性。

(1) DHS+DS 與改良空心螺釘技術(shù)比較的 FEA 研究：FEA 能客觀地比對經(jīng)改良后的空心螺釘技術(shù)與傳統(tǒng)DHS+DS 技術(shù)之間的差異。在既往的生物力學及 FEA 研究中，DHS 所表現(xiàn)出的剛度、應力分布及峰值等性能，一般都會較傳統(tǒng) 3 根空心螺釘?shù)墓潭ǚ绞絻?yōu)越[31]；近些年由于改良的新型空心螺釘技術(shù)不斷發(fā)展，DHS 作為經(jīng)典有效的固定方式，與之的“較量”必不可少。Huang 等[32]將DHS+DS 與新型雙向加壓滑動螺釘固定 Pauwels Ⅲ 型股骨頸骨折的生物力學性能進行了 FEA 實驗，股骨外側(cè)壁應力分布結(jié)果顯示：DHS+DS 的應力峰值為 53.033 Mpa，應力集中主要分布在螺釘與骨的接觸區(qū)域，而新型雙向加壓螺釘?shù)膽Ψ逯祪H有 20.009 Mpa，未見明顯的應力集中區(qū)域；但 DHS+DS 在 von Mises 應力峰值、內(nèi)部固定應力的峰值及位移峰值均最小。Lin 等[33]將 DHS+DS、空心釘 F 形固定與改良的 F 形固定 (全螺紋釘) 等方式應用于Pauwels Ⅲ 型股骨頸骨折模型進行了 FEA 研究，表明改良的 F 形固定在股骨及內(nèi)植物的最大位移、應力峰和骨折端位移最小，應力分布最為穩(wěn)定，生物力學效能優(yōu)于 DHS +DS 固定方式。

DHS 技術(shù)與空心釘技術(shù)相比操作方式相對復雜，且創(chuàng)傷較大；但由于空心釘?shù)牟牧吓c結(jié)構(gòu)特性，面對復雜且不穩(wěn)定的股骨頸骨折時，它不足以應用對骨折端的應力及固定強度。為了兼顧內(nèi)固定裝置的優(yōu)越性，經(jīng)學者們改良后的空心釘技術(shù)不但可以做到創(chuàng)傷小、操作便捷，同時還滿足了骨折穩(wěn)定性要求。但這些改良技術(shù)并未成熟地應用于臨床，仍需要進一步的臨床實驗與生物力學研究來加以驗證；FEA 便成為了探究經(jīng)改良后內(nèi)固定物可靠性的有力方法，模擬的股骨頸骨折模型以及內(nèi)固定系統(tǒng)會如實反映相應改良后的優(yōu)劣情況，為股骨頸骨折的內(nèi)固定治療發(fā)展提供完善且可靠的理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.股骨近端髓內(nèi)釘?shù)?FEA 研究：對于股骨頸基底型骨折且合并股骨干骨折時，可考慮應用股骨近端髓內(nèi)釘進行治療[24]；但對于單純的股骨頸骨折，髓內(nèi)釘?shù)墓潭ǚ绞酵贿m用；有研究表明髓內(nèi)釘在治療股骨頸骨折時的失敗率很高，尤以其應用于頭下型股骨頸骨折時的失敗率高達 100%，不建議髓內(nèi)釘裝置應用于股骨頸囊內(nèi)骨折[34]。髓內(nèi)釘技術(shù)的發(fā)展與應用得益于具有良好的固定成效，所以承載于 FEA 方法的股骨頸骨折的髓內(nèi)固定方式，也成為了學者們的研究方向之一。

(1) 股骨近端髓內(nèi)釘與其它內(nèi)固定方式比較的 FEA：FEA 能在構(gòu)建出的髓內(nèi)系統(tǒng)與髓外系統(tǒng)進行精準計算分析。Cui 等[35]分析了倒三角空心釘、DHS 和股骨近端防旋轉(zhuǎn)髓內(nèi)釘 (proximal femoral nail anti-rotation，PFNA) 的股骨頸骨折內(nèi)固定 FEA 模型，結(jié)果表明，PFNA 在生物力學與抗股骨頸短縮方面更具優(yōu)勢，且適合于骨質(zhì)疏松的患者。Zeng 等[36]設(shè)計的 Pauwell Ⅲ 型股骨頸骨折分別采用DHS、空心拉力釘、PFNA、DHS+內(nèi)側(cè)支撐鋼板和空心拉力釘+內(nèi)側(cè)支撐鋼板 5 種固定方式的 FEA 模型，模擬分別在靜態(tài)與動態(tài)條件下步行和爬樓梯的 4 種載荷情況，對 20 種 FEA 模型進行內(nèi)植物與股骨的 MPS 峰值、最大Von Mises 應力和應力分布等數(shù)值計算分析，結(jié)果在眾多的固定方式中 PFNA 表現(xiàn)出較低的骨和內(nèi)植物應力變化，生物力學效應最優(yōu)。Hamidi 等[37]在模擬的股骨頸骨折模型中比對了 DHS 和股骨近端髓內(nèi)釘 (Gamma 釘) 的力學強度，從骨誘導應力的角度分析，兩者并無明顯差別，而在應力分布方面，Gamma 釘比 DHS 更均勻。宋丹丹等[38]創(chuàng)新研制的髓內(nèi)動力髖螺釘系統(tǒng)，進行 FEA 表示其在生物力學性征優(yōu)于 DHS、空心螺釘和股骨近端鎖定鋼板。

以上的 FEA 研究體現(xiàn)出了髓內(nèi)系統(tǒng)的穩(wěn)定特性，臨床中處理較為粉碎且骨折跨度較大的病例時，髓內(nèi)固定系統(tǒng)可以發(fā)揮出獨具的優(yōu)勢；而對于在單一的股骨頸骨折治療時，髓內(nèi)固定的應用相對較少；原因可能在于，理論層面上的穩(wěn)定與實際臨床情況之間的沖突；所以，對于股骨頸骨折時選用髓內(nèi)釘固定須極其謹慎。此時 FEA 便通過其仿真模型、模擬受力等方法，將復雜的骨折、不同的內(nèi)固定、多維度的受力等情況進行數(shù)據(jù)分析研究，得出真實狀態(tài)下所發(fā)生的結(jié)果，從而指導和糾正內(nèi)固定裝置在臨床治療中應用的問題。

四、總結(jié)

除空心螺釘、DHS+DS、髓內(nèi)釘以外，還有一些其它的股骨頸骨折內(nèi)固定方式，如鎖定鋼板、股骨頸固定系統(tǒng)(femoral neck system，F(xiàn)NS) 等。關(guān)于股骨頸骨折的新型內(nèi)固定裝置的力學穩(wěn)定性研究與臨床應用是一個緩慢而持久的過程，須進行大量的生物力學實驗及臨床性探索。本著以科學的方法、嚴謹?shù)膽B(tài)度、全面的視野綜合考量，F(xiàn)EA可以作為內(nèi)固定裝置有效性評判的有力舉措。但運用 FEA的模擬實驗研究，并不能替代生物力學實驗及臨床性實驗研究，因其對肌骨系統(tǒng)的材料屬性假設(shè)，邊界條件設(shè)定及單元格數(shù)目劃分等有一定的局限性，造成的模擬狀態(tài)與真實情況存在偏差，最終導致實驗結(jié)果真實性降低。所以內(nèi)固定裝置的力學穩(wěn)定性評價時，還需結(jié)合傳統(tǒng)生物力學實驗及臨床實驗共同驗證。

股骨近端的 FEA 模型常被用于分析受力原理和預測骨折類型。根據(jù) CT 數(shù)據(jù)構(gòu)建的股骨近端 FEA 模型可以預測股骨頸骨折的位置和骨折類型[39]；也可以作為股骨頸骨折各種內(nèi)固定裝置生物力學研究與材料性能評估的應用措施[40]；在股骨頸骨折的預防、生物力學研究和內(nèi)固定器械強度驗證等方面的研究中均展現(xiàn)出了強大的生命力[41]。近年來，對于股骨頸骨折內(nèi)固定方式的 FEA 研究的主要方向體現(xiàn)在多方面的“新路徑”之上，新型的空心釘、新型的改良置釘技術(shù)、新型的設(shè)計理念、新型的固定裝置等；但最終是在向著固定即穩(wěn)定、損傷程度小、血運破壞少的“完美結(jié)局”前行。源于計算機的強大運算能力，F(xiàn)EA 智能地將實體與虛擬進行結(jié)合，從而為復雜且困難的股骨頸骨折研究提供出了一套簡潔有效的研究體系。在如今大數(shù)據(jù)、云互聯(lián)的背景下，結(jié)合人體解剖學、骨科生物力學、運動醫(yī)學、影像學、軟件工程學等多學科的合作模式，相信 FEA 可以模擬出更加真實的股骨頸骨折建模與內(nèi)固定裝置建模，使新型優(yōu)質(zhì)的內(nèi)固定裝置早日應用于臨床。