摘要：目的1.通过临床前瞻性分析不同骨密度与老年股骨颈骨折类型及骨折程度的关系,找出骨密度对股骨颈骨折影响的...目的1.通过临床前瞻性分析不同骨密度与老年股骨颈骨折类型及骨折程度的关系,找出骨密度对股骨颈骨折影响的规律,是否可有效预测骨折类型和骨折程度,为预治骨折提供临床依据和方法。2.为了更好的验证骨密度对老年股骨颈骨折类型和破裂程度的影响,建立具有不同骨密度属性且更加贴近真实人体生物力学结构的股骨近端三维有限元模型,利用有限元软件进行断裂力学实验,验证对比两个模型之间的断裂类型、破坏程度等断裂力学结果,得出不同材料属性影响骨折力学变化的规律,为老年疏松性股骨颈骨折的生物力学机制研究打下实验基础。方法1.临床研究选取自2016年7月至2017年2月期间入住广州中医药大学第一附属医院创伤骨科老年股骨颈骨折病人50例,入院后经DXA骨密度测定仪行腰椎骨密度测定,分别设立 A 组(T-Score≤-2.5g/cm2)和 B 组(T-Score>-2.5g/cm2),每组 25 人(25髋),男24例,女26例,年龄60-91岁,平均年龄(76.38±9.57)岁。均为闭合性骨折,左髋20例,右髋30例。经髋部X线、CT检查确诊骨折分型(Garden分型),记录患者年龄、性别、受伤侧、骨折分型和骨密度等,利用SPSS17.0软件进行统计学分析,分析骨密度与年龄、性别、受伤侧之间的关系,以及骨密度对骨折类型影响的关系。2.实验研究临床收集1例符合条件老年股骨颈骨折病人的双侧髋关节CT影像数据,用DICOM格式数据保存,利用有限元Mimics15.0软件进行区域增长、腔隙填充等步骤创建健侧股骨近端有限元模型,然后导入Hyermeshl3.0软件四面体网格划分,分别用两种不同骨密度材料属性对模型赋值(C1模型:整体赋值密质骨材料属性;C2模型:赋值松质骨、密质骨材料属性,即骨质疏松模型),生成两个贴近真实人体生理特性和力学结构的股骨近端有限元模型。设置失效参数、界面属性、分析步、边界约束与载荷后,再导入有限元后处理软件LS-DYNA计算,得到基于应力-应变曲线关系的股骨颈骨折断裂模型,并跟临床真实骨折线验证比对,观察对比两种模型断裂时的应力应变、裂纹扩展走向和骨折分型情况。结果1.A、B组平均年龄分别为:(81.7±8.12)岁、(71.2±8.09)岁,根据组间t检验分析,t=-4.520,P<0.05,具有统计学意义;A、B组平均骨密度分别为:(-3.7±0.54)g/cm2、(-1.58士 1.18)g/cm2,根据组间 t 检验分析,t=8.399,P<0.05,具有统计学意义。表明两组骨密度阈值设定合理,具有可比性,且骨密度与年龄呈正相关。2.A组:股骨颈骨折Garden Ⅰ、11型8例,Garden Ⅲ、Ⅳ型17例;B组:Garden Ⅰ、11型15例,Garden Ⅲ、Ⅳ型10例。不同骨密度组间骨折分型比例有一定差异,经X2检验,X2=3.945,P=0.047<0.05,具有统计学意义。表明骨密度可影响骨折类型,一定程度上预测骨折类型和严重程度,且A组骨折线总体上比B组更平整规则。3.根据有限元软件建立了两种不同骨密度材料属性的股骨近端三维有限元模型和股骨颈骨折断裂模型,并得到有效验证。4.C1、C2模型骨折时裂纹扩展、裂纹走向不完全一致,且C1模型裂纹扩展、裂纹走向比C2模型更平整规则,这与临床研究结果非常相似。5.在同样边界、方向、载荷和单位时间下,C2模型所受等效应力明显比C1模型大,并且C2模型破裂严重。说明低密度骨骼更容易骨折或破裂,且破裂程度严重。结论1.通过有限元断裂力学分析,基于临床数据的股骨颈骨折的三维有限元模型建立真实可靠,可以很好的模拟股骨颈骨折断裂情况,动态下直观还原股骨颈骨折全过程,并可行断裂力学分析,为不同外力下致股骨颈骨折分型的力学机制研究提供实验基础。2.骨密度可有效影响骨质应力应变力学特性,一定程度上可影响老年股骨颈骨折类型,预判股骨颈骨折类型和破裂程度,为防治临床髋部骨折提供依据和方法。更多还原显示全部
摘要：目的:1.通过临床回顾性研究分析不同年龄段老年股骨颈骨折与粗隆间骨折的发生情况差异,分析临床中跌倒导致...目的:1.通过临床回顾性研究分析不同年龄段老年股骨颈骨折与粗隆间骨折的发生情况差异,分析临床中跌倒导致不同类型髋部骨折的原因,提出下肢内收肌群主动收缩响应改变骨折类型的设想,并进一步分析其与中医学“脾主肌肉”理论的相关关系。2.通过有限元法验证跌倒过程中下肢肌力的失衡情况下,单一功能肌群为主的主动收缩带来的跌倒姿势的改变对不同髋部骨折的产生具有重要影响,为脾虚状态下髋部骨折的发生机制及其防治提供新思路及实验参考。方法:1.临床研究收集2012年1月1日至2013年12月30日,于广州中医药大学第一附属医院创伤骨科住院治疗的髋部骨折患者(年龄≥50岁)268例,按照年龄段进行分组,设定每10岁为一个年龄组,利用SPSS20.0软件对各年龄段髋部骨折发生情况,及两种不同类型的髋部骨折的高发年龄段中的骨折发生比例进行统计学分析,分析各年龄段的主要骨折类型。参考脾气虚诊断标准,对所有髋部骨折病人进行脾气虚证诊断筛查,分析其年龄分布规律。以“脾主肌肉”理论为指导,提出脾虚状态下,下肢肌力的失衡,内收肌群为主的主动收缩带来的跌倒姿势改变可能是导致不同类型髋部骨折原因的设想。2.实验研究(1)采集一名正常男性志愿者的髋部CT影像资料,通过Mimics19.0及Geomagic studio 2013软件建立髋部骨骼三维模型,导入Hypermesh 14.0软件中进行材料赋值及参数设置,建立髋部骨骼有限元模型。(2)以湖南大学汽车身先进设计制造国家重点实验室提供的肌肉模型为基础,添加人体肌肉特性曲线,建立具有主动响应的大腿内收肌模型。(3)肌肉有限元模型与志愿者髋部骨骼模型在Hypermesh 14.0软件中组配,模拟下肢肌力的失衡情况下,内收肌收缩带动股骨内收。(4)采集一名符合条件的老年股骨颈骨折患者的髋部CT影像,通过Mimics19.0建立健侧股骨近端三维模型,Geomagic studio 2013软件进行模型光顺等处理,导入Hypermesh 14.0软件中进行两种不同材料赋值及参数设置,设置边界条件及载荷,建立股骨近端有限元模型A。模拟内收肌收缩致股骨近端内收,Hypermesh 14.0设置内收角度5°,不改变其他模型参数,建立模型B,分别导入LS-DYNA软件中进行计算,观察两个模型的骨折起始部位及骨折线走向、模型Von-Mises应力分布情况。结果:1.分别统计50-100岁的五个年龄段中的骨折数,采用卡方检验对骨折在不同年龄段发生情况进行差异检验,检验显示卡方值为18.712,P=0.001<0.01,说明不同年龄组间骨折差异存在统计学意义。其中股骨颈骨折主要发生在70-80年龄段,共49例(占37.4%),股骨粗隆间骨折主要发生在80-90年龄段,共63例(占45.99%)。股骨颈骨折50-79岁发生率高于股骨粗隆间骨折同年龄段患者,股骨粗隆间骨折80-100岁发生率高于股骨颈骨折同年龄段患者,卡方值为17.087,P<0.05;脾气虚证诊断筛查发现,在所有268例髋部骨折病人中,脾虚证存在较为普遍,其病例人数达201例,整体检出率为75%,同时脾虚证在各年龄段的检出率与年龄大小呈正相关;其中50-79岁年龄段中,共有脾虚证病例100例,检出率为65%;80-100岁年龄段中,符合脾虚证诊断人数为101例,检出率为89%,统计分析后卡方值为19.560,P<0.05。2.肌肉有限元模型与志愿者髋部骨骼模型组配运算后,成功模拟内收肌带动股骨内收。3.A、B模型在导入运算后,模型最大应力分布均集中于股骨颈内下方、小粗隆的上方、以及股骨干的内侧,在持续的载荷作用下,A模型在股骨颈内侧最早出现应力失效,最终形成GardenⅣ型骨折。B模型最早于小粗隆上方出现应力失效,最终形成A1.2型股骨粗隆间骨折。结论:1.肌肉主动响应模型具有良好的收缩特性,可以为各髋部功能肌群对髋部骨折影响的深入研究提供一定的实验基础。2.老年人在脾虚导致下肢肌力失衡情况下,跌倒应激后,内收肌群为主导的主动收缩带来的跌倒姿势的变化,可能是导致老年人跌倒后产生不同类型髋部骨折的重要原因。3.脾虚型的老年患者下肢肌力较弱,各功能肌群肌力失衡明显,平衡度较差,更易跌倒并产生髋部骨折,为老年髋部骨折的中医药防治提供一种新思路。更多还原显示全部
摘要：随着中国逐渐步入老年化社会,人体骨骼以及肌肉逐渐出现衰退,越来越多的人因跌倒发生骨质疏松性髋部骨折,其...随着中国逐渐步入老年化社会,人体骨骼以及肌肉逐渐出现衰退,越来越多的人因跌倒发生骨质疏松性髋部骨折,其中以股骨颈骨折给患者带来的高风险与高医疗费用尤为突出。由此可见,预防老年人股骨颈骨折的发生对于减少社会经济负担和降低患者死亡率具有战略意义。目前行之有效的主要措施是通过口服刺激骨生成、抑制骨吸收的药物增强患者骨密度预防髋部骨折,临床取得的成效尚没有达到理想标准;除此之外,老年病人肌肉应激保护性动作响应同样是髋部骨折重要影响因素,国内外尚未见相关报道。中医学基于“脾主肌肉、肾主骨”的理论,以脾肾阳虚型老年患者臀中肌为研究对象进行相关探讨。臀中肌使髋关节外展的同时,其前部肌纤维具有内旋髋、后部肌纤维具有外旋髋的作用。因此,本研究的目的为:1.通过临床前瞻性研究分析老年女性跌倒后股骨颈骨折与非骨折患者臀部健侧外展肌肉群的相关性能,找出肌肉对影响发生股骨颈骨折的相关规律,试图为临床预防老年骨质疏松性股骨颈骨折提供一种新方法。2.基于临床CT数据建立髋关节的三维有限元模型,加载具有主动响应的臀中肌模型,将工程断裂力学原理引入骨折的生物力学有限元分析中,模拟臀中肌主动响应后,前部肌纤维以及后部肌纤维分别对于股骨颈骨折的影响规律,为老年股骨颈骨折的生物力学增添新的活力。方法:1.临床研究对广州中医药大学第一附属医院骨科门、急诊就诊的老年女性患者30例,其中,股骨颈骨折术后门诊返院复查15例(实验组),跌倒后髋部疼痛骨科急诊未发现骨折的老年女性病人15例(对照组),年龄分布在65~89岁,平均年龄75.06±5.86岁。经征求患者及其家属同意后,运用Biodex等速肌力测评系统测量志愿者外展肌性能,选取用于评价肌力的达到最大功值的循环以及神经肌肉性能的平均能量这两个指标,对其进行统计学检验,分析肌肉对于老年女性股骨颈骨折的相关性。2.实验研究(1)骨骼的模型:选取1例符合筛选要求的脾肾阳虚型老年股骨颈骨折病人的双侧髋关节CT影像学数据,保存为DICOM格式以光盘形式拷贝,导入Mimics19.0软件进行阈值分割、蒙板处理、形态学运算、腔隙填充、编辑蒙板、光滑3D模型等步骤建立健侧半骨盆以及股骨近端的三维模型,将生成的STL格式的模型导入逆向工程软件Geomagic Studio 2013中进行生成曲面、拟合曲面等操作优化模型后,载入有限元前处理软件Hypermesh14.0中,分别对骨盆以及股骨近端赋予骨质疏松性骨骼的材料属性。(2)肌肉的伸缩试验:将湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室提供的肌肉模型赋予人体肌肉材料属性后,在两端肌腱各加载300N拉力,导入LS-DYNA中运算后模拟肌肉的伸缩状态。(3)骨骼与肌肉组配运算:肌肉伸缩状态良好后,在Hypermesh14.0中导入肌肉主动响应的有限元分析模型,通过平移、旋转等命令后,以rigidbody形式将肌肉模型按照臀中肌的解剖起止点连接在髋关节骨性结构上模拟臀中肌的收缩功能,生成一个具有高仿真度的肌肉骨骼有限元模型。在Hypermesh14.0的界面对模型设定断裂力学失效参数,设置运算的载荷以及边界约束后,生成格式为K的文件(肌肉激活前,K1模型:股骨头与矢状位呈20°夹角,自上而下施加500N载荷;肌肉激活后,K2模型:在K1模型的基础上使髋关节外展外旋各5°;K3模型:在K1模型的基础上使髋关节外展内旋各5°),分别导入有限元后处理软件LS-DYNA中计算,得到臀中肌主动响应前后基于应力-应变曲线关系的股骨颈骨折断裂模型,对比分析3种有限元断裂模型前后的骨折裂纹。结果:(1)实验组及对照组外展肌在年龄、达到最大功值循环、平均能量这三个计量资料均具有统计学意义,说明髋部外展肌的肌力最大能量输出以及神经肌肉性能随着年龄的增大而逐渐降低,呈现出一种负相关的关系,与临床及人体生理知识相符合,此结果具备可信性、合理性。此外,外展肌力大、神经肌肉性能较灵活的志愿者跌倒后,相对实验组而言,发生髋部骨折的可能性降低。(2)臀中肌主动响应后的K2、K3模型对比:K3模型在髋关节外展内旋5°后未见股骨颈骨折,而是在股骨约束区域发生骨折,K2模型在髋关节外展外旋5°后仍然发生了股骨颈骨折。(3)对比K1、K2模型:两者均发生股骨颈骨折,发生股骨颈骨折的时间均为T=22.5ms,按照骨折移位程度K1模型骨折裂纹为GardenII型,K2模型骨折裂纹为GardenIII型,较K1模型移位更加严重。结论:(1)肌肉有限元模型具有较高仿真度,其主动响应后肌肉收缩可为临床人体肌肉的有限元运算提供一定的参考价值。(2)臀中肌主动响应后,肌肉收缩引起髋关节跌倒姿势改变后可能是影响老年股骨颈骨折发生的重要因素。(3)脾肾阳虚型老年患者跌倒后发生骨质疏松性骨折的风险性相对较高,补肾健脾法可能有利于降低老年股骨颈骨折的发生率,为中医药防治老年骨科疾病提供一种新的方法。更多还原显示全部
