定制式解剖接骨板系统固定Vancouver BⅠ型股骨假体周围骨折的生物力学分析

doi:10.12307/2024.622

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (24): 3807-3813.doi: 10.12307/2024.622

• 骨与关节生物力学 bone and joint biomechanics • 上一篇下一篇

定制式解剖接骨板系统固定Vancouver BⅠ型股骨假体周围骨折的生物力学分析

王佳琦1，2，罗晓中1，2，童祎1，鲁晓波2，石维祥1，周欣1，吴刚1，丁勇1，张才东1

1自贡市第四人民医院骨科中心关节与创伤外科，四川省自贡市 643000；2西南医科大学附属医院骨与关节外科，四川省泸州市 646000

收稿日期:2023-06-16 接受日期:2023-08-09 出版日期:2024-08-28 发布日期:2023-11-20
通讯作者: 罗晓中，主任医师，硕士生导师，自贡市第四人民医院骨科中心关节与创伤外科，四川省自贡市 643000；西南医科大学附属医院骨与关节外科，四川省泸州市 646000
作者简介:王佳琦，男，宁夏回族自治区中卫市人，汉族，硕士，医师，主要从事骨关节与创伤外科研究。
基金资助:
四川省医学会骨科(尚安通)专项科研课题(2021SAT07)，项目负责人：童祎

Biomechanical analysis on Vancouver BI periprosthetic femoral fractures fixed by a customized anatomical plate system

Wang Jiaqi1, 2, Luo Xiaozhong1, 2, Tong Yi1, Lu Xiaobo2, Shi Weixiang1, Zhou Xin1, Wu Gang1, Ding Yong1, Zhang Caidong1

1Orthopedic Center, Joint and Trauma Surgery, Zigong Fourth People’s Hospital, Zigong 643000, Sichuan Province, China; 2Department of Bone and Joint Surgery, Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China

Received:2023-06-16 Accepted:2023-08-09 Online:2024-08-28 Published:2023-11-20
Contact: Luo Xiaozhong, Chief physician, Master’s supervisor, Orthopedic Center, Joint and Trauma Surgery, Zigong Fourth People’s Hospital, Zigong 643000, Sichuan Province, China; Department of Bone and Joint Surgery, Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China
About author:Wang Jiaqi, Master, Physician, Orthopedic Center, Joint and Trauma Surgery, Zigong Fourth People’s Hospital, Zigong 643000, Sichuan Province, China; Department of Bone and Joint Surgery, Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China
Supported by:
Special Research Project of Orthopedics (Shangantong) of Sichuan Medical Association, No. 2021SAT07 (to TY)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

Vancouver分型：是根据假体周围骨折发生的部位、假体与骨折的稳定关系、股骨质量三方面问题提出的一种分型方式，分为A、B、C三型。A型骨折位于假体近端，AG型为大转子骨折或AL型为小转子骨折；B型又分为BⅠ、BⅡ、B Ⅲ三种类型，BⅠ型：股骨柄固定牢固；BⅡ型：股骨柄松动，但无明显骨量丢失；B Ⅲ型：股骨柄松动，并伴有严重骨量丢失；C型骨折发生于距假体尖端较远的部位。
骨质量：骨组织质量包括骨量的多少、骨组织成分构成和骨的三维结构，这三个方面的合理构成决定了骨质量的好坏。一般而言，骨量的多少是以骨密度的高低为标准，正常人骨组织富有弹性且较为坚硬，骨质量好，所以轻度创伤后一般不发生骨折。

背景：目前锁定接骨板结合钢丝或钢缆治疗股骨假体周围骨折时近端常采用单皮质固定，稳定性不强，且接骨板近端与股骨无法达到解剖贴合，而定制式解剖接骨板系统(customized anatomical plate system，CAPS)可有效解决这一问题。

目的：探讨CAPS固定Vancouver BⅠ型股骨假体周围骨折的生物力学强度。
方法：选取1 006例股骨CT薄层扫描数据导入MIMICS 21.0版本软件中建立股骨三维重建模型，设为股骨三维重建组；选取56根完整的人体股骨标本设为股骨标本组，两组进行股骨解剖外形测量并进行结果比较，两组结果无明显差异则根据测量结果在MIMICS 21.0软件和NX11.0软件中设计CAPS大致外形；选取8对冰冻人体股骨制作Vancouver BⅠ型股骨假体周围骨折模型，双源CT薄层扫描左侧8根股骨假体周围骨折模型获取数据，将数据传入上述设计软件确定CAPS模型，再依托器械公司最终制作8套CAPS；8对骨折模型编号1-8，左侧采用CAPS固定(CAPS组)，右侧采用金属锁定接骨板系统-大型锁定板固定(爪钢板组)，L1-L4、R1-R4行垂直加载测试和垂直短周期加载测试，L5-L8、R5-R8行四点弯曲测试和水平短周期加载测试。垂直加载测试和四点弯曲测试收集弯曲载荷、弯曲位移、弯曲应变，采用2种短周期测试收集应变位移，比较2种接骨板的最大载荷、最大位移、抗弯刚度及短周期抗移位能力。

结果与结论：①股骨三维重建组与股骨标本组各长度及角度指标比较，差异均无显著性意义(P > 0.05)，可依据测量结果结合软件设计个体化CAPS；②垂直加载测试中，CAPS组比爪钢板组可承受的最大载荷高(P=0.015)、出现最大弯曲位移小(P=0.014)、抗弯刚度高(P=0.005)；③四点弯曲测试中，CAPS组比爪钢板组可承受的最大载荷高(P=0.023)、抗弯刚度高(P=0.005)，弯曲位移差异不显著(P=0.216 > 0.05)；④垂直短周期加载测试中CAPS组平均弯曲位移(0.23±0.10) mm显著小于爪钢板组(0.44±0.02) mm(P < 0.05)；⑤水平短周期加载测试中两组弯曲位移平均水平差异不显著(P > 0.05)；⑥提示CAPS具有个体化解剖性，固定Vancouver BⅠ型股骨假体周围骨折更稳固，对临床治疗有一定的指导意义。

https://orcid.org/0000-0003-4628-8196 (王佳琦)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 股骨假体周围骨折, 定制式解剖接骨板系统, 生物力学, 股骨解剖形态, Vancouver分型

Abstract: BACKGROUND: At present, the use of a locking bone plate combined with steel wire or steel cable for the treatment of periprosthetic femoral fracture often adopts monocortical fixation, which is not stable and the proximal end of the bone cannot be achieved anatomically fitted by plate. The customized anatomical plate system can effectively solve this problem.
OBJECTIVE: To explore the biomechanical strength of a customized anatomical plate system in fixation of Vancouver BI periprosthetic femoral fracture.
METHODS: CT thin layer scanning data of normal femurs of 1 006 cases were selected and input into the MIMICS 21.0 software to establish the three-dimensional reconstruction model of the femur, which was set as the three-dimensional reconstruction group. 56 complete human femoral specimens were selected as the femoral specimen group. The measured results of the two groups for femoral anatomical appearance were compared. If there was no significant difference between the two groups, the approximate appearance of a customized anatomical plate system was designed based on the measurement results in MIMICS 21.0 software and NX11.0 software. The customized anatomical plate system was designed and prepared according to the above measurement results. Eight pairs of frozen human femurs were selected to make Vancouver BI periprosthetic femoral fracture, which of the left were thin layer scanned by dual-source CT to obtain data. The data were transferred to determine the customized anatomical plate system model by the above design software. Eight sets of customized anatomical plate systems were ultimately produced, relying on the instrument company. The eight pairs of models were numbered 1-8. The left side was fixed with the customized anatomical plate system (customized anatomical plate system group); the right side was fixed with a metal locking plate system-large locking plate (claw plate group). L1-L4 and R1-R4 were subjected to vertical short-cycle loading test and vertical loading test. L5-L8 and R5-R8 were subjected to horizontal short-cycle loading test and four-point bending test. The vertical loading test and four-point bending test were used to collect bending load, bending displacement, and bending strain. Two short cycle loading tests were used to collect strain displacement to compare the maximum load, maximum displacement, bending stiffness, and short-period displacement resistance of the two kinds of bone plates.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) There were no significant differences in all indexes between the three-dimensional reconstruction group and the femoral specimen group (P > 0.05). Individual customized anatomical plate system was designed based on the measurement results combined with digital software. (2) In the vertical loading test, the maximum load was higher (P=0.015), the maximum bending displacement was smaller (P=0.014), and the bending stiffness was higher (P=0.005) in the customized anatomical plate system group compared with the claw plate group. (3) In the four-point bending test, the maximum load was higher (P=0.023), the bending stiffness was higher (P=0.005), and the maximum bending displacement was not significant (P=0.216 > 0.05) in the customized anatomical plate system group compared with the claw plate group. (4) In the vertical short-cycle loading test, the average level of bending displacement in the customized anatomical plate system group (0.23±0.10 mm) was significantly lower than that in the claw plate group (0.44±0.02 mm)
(P < 0.05). (5) There was no significant difference in the average level of bending displacement between the two groups in the horizontal short cycle loading test (P > 0.05). (6) It is concluded that the customized anatomical plate system has personalized anatomical characteristics, and the fixation of Vancouver BI periprosthetic femoral fracture is more stable, which has certain significance for clinical treatment.

Key words: periprosthetic femoral fracture, customized anatomical plate system, biomechanics, anatomical morphology of femur, Vancouver classification

中图分类号:

王佳琦, 罗晓中, 童祎, 鲁晓波, 石维祥, 周欣, 吴刚, 丁勇, 张才东. 定制式解剖接骨板系统固定Vancouver BⅠ型股骨假体周围骨折的生物力学分析[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(24): 3807-3813.

Wang Jiaqi, Luo Xiaozhong, Tong Yi, Lu Xiaobo, Shi Weixiang, Zhou Xin, Wu Gang, Ding Yong, Zhang Caidong. Biomechanical analysis on Vancouver BI periprosthetic femoral fractures fixed by a customized anatomical plate system[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(24): 3807-3813.

图/表（结果） 7

参考文献

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引言

材料方法

1.1 设计生物力学实验，组间比较采用配对样本t检验；非正态分布资料比较采用2个独立样本Wilcoxon秩检验。
1.2 时间及地点实验于2021年12月至2022年1月在西南医科大学附属忠山医院骨与关节外科生物力学实验室完成。
1.3 材料
1.3.1 人体股骨数据测量对象
股骨三维重建组：纳入2012年1月至2021年7月自贡市第四人民医院医学影像科经Force CT薄层扫描并存入PACS系统中的1 006个股骨CT数据(男523例，女479例，年龄17-87岁)，层间距为0.625 mm、电压：A球管100 kV、B球管150 kV，曝光量90 mAs，分辨率：512×512，格式 DICOM，CT数据经MIMICS 21.0软件处理重建出三维重建股骨，设为股骨三维重建组。患者知情同意。
股骨标本组：纳入股骨标本56根，由西南医科大学解剖教研室提供，其中左侧38根，右侧28根，性别、年龄不详，设为股骨标本组。
排除标准：①股骨局部骨质破坏；②股骨骨折、陈旧性骨或骨折愈合状态；③股骨骨肿瘤或股骨被其他肿瘤浸润。
主要设备：PACS(Picture Archiving and Communication Systems)：东软集团股份有限公司；MIMICS 21.0 (Materiaise’s interactive medical image control system 21.0)：Materialise 公司(比利时)；游标卡尺：型号0-150 mm，美耐特(德国)；医用骨科角度测量尺：上海欣曼科教设备有限公司。
1.3.2 CAPS设计材料与主要设备
(1)防腐人体股骨8对：由西南医科大学解剖教研室提供。
(2)金属锁定接骨板系统-大型锁定板 10孔板(爪钢板)8套：远端螺钉孔5 mm，远端四孔孔间距与CAPS一致，钛合金材料，大博医疗器械有限公司制。
(3)动态疲劳试验机 E10000：西南医科大学生物力学实验室，上海铸金分析仪器有限公司。
(4)电子万能试验机：美国英斯特朗(INSTRON)，西南医科大学生物力学实验室提供，上海铸金分析仪器有限公司。
此次研究已获自贡市第四人民医院伦理委员会批准(批件号：伦理审查2021-154号，审批时间：2021-12-03)。
1.4 方法
1.4.1 股骨解剖形态测量方法股骨三维重建组将1 006个正常股骨CT数据以DICOM格式从PACS系统中导入MIMICS 21.0版本软件中，重建股骨三维模型，采用软件中长度、角度测量工具并进行测量。股骨标本组使用游标卡尺与医用骨科角度测量尺直接测量。

长度测量：测量大转子前后径(φ1)、大转子轴向径(φ2)、小转子下前后径(φ3)、股骨中段前后径(φ4)、股骨远段前后径(φ5)，见图1，2。

角度测量：①测量股骨大转子轴向外弧角(B)、水平外弧角(C)；②测量大转子与股骨干连接处内弧角(D)；③测量股骨前弓角(E)、股骨外弓角(F)；④测量大转子股骨干前角(G)；⑤股骨中段外弧角(H)。股骨三维重建组中观察值(B、C、D、E、F、G、H)(°)=180°-测量值(A)。见图3，4。

1.4.2 CAPS设计与制备
(1) CAPS板型要求：根据上述测量结果确定CAPS板型要求，将CAPS分为头部、颈部、体部三部分(图5)，CAPS具体形态要求如下：头部(大转子处)厚度为3 mm，宽度为(36±4) mm，轴向长度为(45±5) mm，水平弧度角为(105±10)°，轴向弧度为(130±10)°；体部(小转子以下处)厚度5 mm，宽度18 mm，内弧角为(130±7)°，前弓为(165±8)°，股骨外弓角(182±8)°；颈部(平小转子处)宽度由大转子处(36±4)mm
过渡到小转子下18 mm，大转子股骨干内弧角(125±8)°，大转子股骨干前角(170±10)°。CAPS长度以超出股骨柄最远端90 mm为宜。

(2) CAPS钉孔位置及钉孔角度设计：在CAPS头部两侧呈放射状各设计2个锁定螺钉孔(A、B、C、D孔)，CAPS颈部设计大转子孔(E孔)，在E孔远端设计小转子孔(F孔)。在CAPS中段偏离板中心交错设计若干锁定螺钉孔，孔间距为18 mm，具体数量及螺钉方向依据骨折类型决定。在CAPS远端偏离板中心交错设计4个或4个以上(G、H、L、M孔)锁定加压组合孔，孔间距为18 mm。在CAPS中上1/3处板面两边缘设计45°倾斜角、直径3 mm的直孔3对，用作钢丝或钢缆固定，具体依据骨折类型决定，见图5。

1.4.3 CAPS的生物力学测试
(1) Vancouver BⅠ型PFF骨折模型建立：将8对左右配对的防腐人体股骨标本在-20 ℃下保存，取出标本在室温下解冻，按全髋关节置换标准置入股骨柄，依据DUNCAN等[2，8]提出的Vancouver分型系统)，在柄远端以上10 mm处由外向内45°截断股骨，建立Vancouver BⅠ型PFF骨折模型，左右配对的8对标本随机标号1-8。
(2) CPAS设计制备：1-8号左侧骨折模型在自贡市第四人民医院医学影像科将所得左侧股骨模型行Force CT扫描(层间距、电压、曝光量、分辨率、格式同股骨三维重建组测量方法)获取数据，将上述数据导入MIMICS 21.0软件，重建PFF骨折模型，再将PFF骨折模型以STL格式导入NX 11.0软件设计CAPS，具体要求如上述(如图5)，采用钛合金制备，依托四川维思达医疗器械有限公司协制作与1-8号对应的8套CAPS。
(3)实验项目及分组：CAPS固定组(CAPS组)： 1-8号左侧骨折模型由与之相对应的CAPS固定，即L1-L8；金属锁定接骨板系统-大型锁定板组(爪钢板组)：1-8号右侧骨折模型采用爪钢板固定，即R1-R8。两组均行短周期加载实验(垂直短周期加载实验、水平短周期加载实验)与静态实验(垂直加载实验、四点弯曲实验)，见图6。L1-L4、R1-R4行垂直加载实验和垂直短周期加载实验，L5-L8、R5-R8行水平短周期加载实验，然后截去股骨髁(如图6c)行四点弯曲实验。垂直短周期加载实验、水平短周期加载实验为低负荷短周期动态实验，上述骨折模型进行动态实验后，再行垂直加载实验和四点弯曲实验，即静态实验。
(4)测量方法与观察指标
垂直短周期加载实验和垂直加载实验：打开、测试并校验态疲劳试验机 E10000至可正常使用，安装合适的夹具并固定制备好的模型(L1-L4、R1-R4)，选择周期加载实验，调整上机械臂使夹具恰好接触人工股骨头，股骨头至股骨髁间方向予以载荷，设定上限载荷1 000 N，位移上限10 mm[9]。选择正玄波，载荷范围为20-200 N，频率为5 Hz，加载周期为500；载荷、位移及应变调零，以8 mm/min的速度匀速加载[10]，启动实验如图6a。观察应变位移。
前部同上，选择垂直加载试验，调整机械臂，使夹具恰好接触人工股骨头，股骨头至股骨髁间方向予以载荷，设定上限载荷8 000 N，位移上限10 mm[9]；载荷、位移及应变调零，以0.1 mm/s的速度匀速加载[11]，启动实验，如图6a。观察弯曲载荷、弯曲位移、弯曲应变。
水平短周期加载实验：选用动态疲劳试验机 E10000进行实验，前期操作同垂直周期加载实验，更换夹具并固定制备好的模型(L5-L8、R5-R8)，选择周期加载实验，两加载点间距70 mm，两支点间距离 150 mm，调整上机械臂使夹具恰好接触股骨，由股骨前侧且垂直股骨干轴方向予以载荷，设定上限载荷1 000 N，位移上限10 mm[9]。余同垂直短周期加载实验，启动实验，如图6b，观察其应变位移。

四点弯曲实验：打开、检查、测试并校验电子万能试验机至可正常使用；设置上、下限位位移，安装合适的夹具并固定制备好的模型(L5-L8、R5-R8)，行模型前后压缩，选择四点弯曲实验，两加载点间距70 mm，两支点间距离150 mm，调整上机械臂使夹具恰好接触股骨，且支撑点与加载点未接触接骨板，由股骨前侧且垂直股骨干轴方向予以载荷，设定上限载荷10 000 N，位移上限10 mm[9]；载荷、位移及应变调零，以0.1 mm/s的速度匀速加载[11]，启动实验，如图6c。终止指标：接骨板脱落、新的骨折出现、超过载荷或位移上限，观察其弯曲载荷、弯曲位移、弯曲应变。

分析方法：垂直加载实验与四点弯曲实验均以弯曲载荷-弯曲位移曲线的线性部分计算2种接骨板固定PFF模型的抗弯刚度，取线性部分弯曲载荷/弯曲位移的平均值作为接骨板的抗弯刚度[12]。比较2种接骨板的最大载荷、最大位移及抗弯刚度。垂直周期加载实验与四点弯曲周期加载实验中弯曲位移为最大应变位移减去最小应变位移所得结果的绝对值，即：弯曲位移(mm)=最大应变位移-最小应变位移。
1.5 主要观察指标
1.5.1 股骨形态测量指标大转子前后径(φ1)、大转子轴向径(φ2)、小转子下前后径(φ3)、股骨中段前后径(φ4)、股骨远段前后径(φ5)、股骨大转子轴向外弧角(B)、大转子水平外弧角(C)、大转子与股骨连接处内弧角(D)、股骨前弓角(E)、大转子股骨干前角(G)、股骨外弓角(F)、股骨中段外弧角(H)。
1.5.2 生物力学指标静态实验观察弯曲载荷、弯曲位移、弯曲应变；动态实验观察应变位移。
1.6 统计学分析数据应用SPSS 26.0软件进行统计学分析；计量资料以x±s表示，组间比较采用配对样本t检验；非正态分布资料比较采用两个独立样本Wilcoxon秩检验。以上均以P < 0.05为差异有显著性意义。文章统计学方法已经西南医科学校医院生物统计学专家审核。

讨论

3.1 CAPS固定PFF的优势髋关节置换术后股骨柄占据了股骨近端绝大部分髓腔位置，近端完成双皮质固定的空间较为不足，大多锁定加压钢板无法在近端形成双侧骨皮质固定[13]。FULKERSON等[14]的生物力学实验发现单层骨皮质锁定固定方式明显不能为骨折提供较强的稳定性。近年来，数字骨科的发展逐渐应用于临床，这使医学诊疗技术发生了巨大改变[15]。有多项研究表示，在采用定制化方式治疗骨折时，接骨板的大小、形状，钉孔的位置、方向、个数及大小可根据骨折的部位、类型等具体情况进行个体化设计，做到精准化、有效固定[16-17]，这为PFF近端达到双皮质固定提供了有力条件。LENZ等[18]为了使PFF固定达到坚强稳定，设计了呈不同角度螺钉孔的锁定钢板，可以增强PFF近端钢板固定的机械稳定性和强度。但股骨个体差异性较大，无法进行PFF标本个体化固定。此次研究中CAPS对PFF进行了个体化固定，为临床治疗提供了新思路。
3.2 CAPS生物力学分析此次研究在垂直加载实验中，CAPS组最大载荷均值为(3 997.86±422.72) N，高于爪钢板组(P < 0.05)，出现最大弯曲位移平均为(5.68±1.09) mm，低于爪钢板组(P < 0.05)，这显示CAPS固定PFF在承载较高垂直载荷的同时出现轴向弯曲位移相对较小，说明CAPS可加强PFF在轴向的机械稳定性；同时，CAPS组抗弯刚度平均值高于爪钢板组(P < 0.05)，说明CAPS可增强PFF的轴向刚度。在股骨轴向方向上，CAPS固定PFF稳固性好、刚度强与CAPS近端多枚螺钉双皮质、大转子近端2枚螺钉斜向上分散固定可能有关。
有学者对4具PFF标本进行四点弯曲生物力学测试(对照组采用股骨髁接骨板)，结果显示锁定加压钢板组平均可承受最大载荷为(3 071.68±725.52) N，而股骨髁接骨板组只能承受(2 504.23±523.86) N的载荷[19]。此次研究中四点弯曲实验发现，CAPS组承受最大载荷平均值为(4 645.84±706.46) N，抗弯刚度平均为(756.13±64.34) N/mm，均明显高于爪钢板组(P < 0.05)，说明在水平方向上，CAPS固定PFF可承受水平载荷更高，使PFF水平方向更稳定。爪钢板为锁定加压钢板类型中的一种，其爪部包绕整个大转子，近端皆为半皮质螺钉固定，而CAPS大转子部位放射状4枚螺钉固定，且小转子处、CAPS颈部皆有锁定螺钉1枚，螺钉数量上整体高于爪钢板，且均为双皮质固定。CAPS最大载荷平均值高可能与此次研究股骨近端螺钉数量多、具有更大的把持力有关。弯曲位移上爪钢板组所得结果与伏治国等[19]所得结果较为相近，这可能与爪钢板固定骨折的跨度大有一定的关系。CAPS组出现最大弯曲位移平均值低于爪钢板组，差异无显著性意义(P > 0.05)，这可能与CAPS近折端螺钉松动有关。
在短周期动态实验中，加载20-200 N载荷，垂直短周期内CAPS组的弯曲程度明显低于爪钢板组(P < 0.05)，而水平短周期内两者之间的差别不大，在短时间内CAPS在轴向稳定PFF效果更加明显；依此推断在下肢短暂部分负重时，CAPS可能有较为明显的优势，而在下肢水平抬高时，可能两者差别不大。但是垂直短周期加载和水平短周期加载时，两组的位移均未超出1 mm，因而在宏观方面两种固定方式差别不明显；微观方面，1 mm以下的微动对骨折有无影响尚需实验继续验证。
3.3 CAPS设计理念股骨近端的解剖结构形态较为复杂，此处皮肤软组织较薄，大转子外侧宽大而不规则，稍呈方形[20]，前外侧稍向外凸出，后外侧较为平顺。股骨标准X射线正位片中，大转子向外凸出呈椭圆形，股骨横截面上大转子也呈椭圆形。作者对56根股骨和1 006个股骨三维重建模型进行股骨解剖外形测量发现两种方法测量结果无显著差异(P > 0.05)，说明采用股骨三维重建模型为基础设计CAPS是一种较为可靠的方法。CAPS头部与大转子外缘呈半包裹样解剖吻合，减少皮肤张力及对皮肤软组织锐性刺激。大转子与股骨干延续处存在类圆形内弧，经测量内弧角平均为(125.45±7.11)°，作者在CAPS颈部设计了(125±8)°的内弧角，颈部过渡处有足够的空间使螺钉经斜坡面至大转子顶点，且不影响股骨柄的稳定性。股骨柄正面与小转子外缘形成一定夹角，且股骨柄前外侧缘与股骨外侧缘之间的间距最小[18]，有足够的空间使1枚螺钉置入至小转子。
有研究发现，股骨干近段与远段向前有(176.5±3.46)°的前弓角[21]，这与作者测量的平均(166.43±2.71)°较为相近，因而定制式解剖接骨板在体部设计有(165±8)°的前弓弧。另外，为避免股骨柄远端与螺钉集中，在远离股骨柄远端30 mm处设计间距为18 mm的4个甚至4个以上锁定加压螺钉组合孔，股骨柄体部根据骨折类型设计向外偏离中轴线前后错落的螺钉孔，以植入螺钉达到半层皮质固定，使骨折稳定。同时，结合临床中有长螺旋性骨折，在定制式解剖接骨板两侧避开螺钉孔位置采用3 mm、45°角钢丝钢缆孔，45°角有助于钢丝或钢缆的顺利通过，便于钢丝或钢缆通过，加强骨折的稳定性。
3.4 CAPS的临床应用意义锁定加压钢板是目前固定PFF最佳的内固定器械，但受其形态、长度、螺钉孔位置、螺钉孔角度固定，往往无法与股骨解剖结合。MIN等[22]采用微创小切口置入锁定加压钢板治疗Vancouver BⅠ型PFF取得了较好的疗效，但其锁定加压钢板较长，近端螺钉固定数量少，且多为单皮质固定。ROCHE-ALBERO等[23]采用锁定加压钢板结合钢丝治疗Vancouver BⅠ型PFF时，近端依靠钢丝将股骨与钢板捆扎，有骨折稳定性缺少、钢丝沿股骨轴向滑动的风险。作者课题组设计的CAPS为个体化内固定器械，头部放射状双皮质螺钉、颈部小转子螺钉固定结合特定钢丝空钢丝捆扎可加强骨折稳定性、减少钢丝滑动。作者认为理论上手术只需切口暴露骨折断端复位骨折、插入CAPS、远端切小切口将螺钉置入即可，不需将股骨全段暴露，更无需将股骨近、远端软组织完全剥离，但这种微创术式需要临床试验验证。
3.5 存在的不足
此次研究仍存在一定局限性：①骨结构性测量对象所包含的年龄跨度大，不能完全排除特殊骨形态异常者；②防腐人体股骨仅有年龄，无骨密度测量，可能存在骨质疏松引起的误差；③动态实验后的标本再行静态实验，可能存在静态实验的误差；④实验模型数量少，缺乏大量样本实验验证对比分析；⑤生物力学实验缺少扭转实验及长周期疲劳实验验证；⑥与新鲜人体标本相比缺少软组织的影响因素；⑦南北方身高存在差异。
3.6 结论 CAPS与股骨解剖吻合，各螺钉置入股骨的角度根据股骨柄周围骨质的厚度进行了个体化设计，头部4枚螺钉放射状固定，颈部向大转子顶点固定及小转子偏角度固定使股骨近端固定均达到有效的双皮质固定的目的，其具有抗轴向载荷能力较高、刚度强、稳定性好的优点，为解决临床治疗困难提供了新的治疗方法。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

定制式解剖接骨板系统固定Vancouver BⅠ型股骨假体周围骨折的生物力学分析

Biomechanical analysis on Vancouver BI periprosthetic femoral fractures fixed by a customized anatomical plate system

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