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目的:
建立老年股骨近端骨折的动态生物力学模型,直观展示老年股骨近端骨折时的应变大小及分布,分析其与骨折之间的相关性,为预测跌倒后老年股骨近端骨折的风险提供指导意见。
方法:
共选取老年女性股骨近端骨折CT扫描数据33例,其中股骨颈组11例,转子间组11例以及对照组(未骨折)股骨近端CT扫描数据11例,平均年龄(76.8±9.3)岁,均采用128层螺旋CT扫描仪,管电压120kv,管电流100~550mA,层厚1~3mm。应用Abaqus CAE2019、Mimics20.0等有限元软件对CT扫描数据进行区域增长-网格划分-材料属性赋予-边界条件限制-载荷赋予等一系列步骤建立股骨近端动态力学模型,观察股骨近端骨折组及对照组模型最大主应变值及应变云图动态变化,分析对照组及骨折组最大主应变(正/负向)及最大应变差与年龄及骨折类型的关系,试图寻找一种合适的参数指标,来模拟预测老年女性跌倒后股骨近端的骨折风险。采用SPSS20.0进行数据整理和统计学分析。
结果:
成功建立出27例股骨近端动态力学模型(对照组11例,股骨颈组8例,转子间组8例),因个体差异及网格划分等原因,22例骨折组建模失败6例,而对照组因可双侧建模,故11例均建模成功。
1、观察对照组与骨折组的主应变动态云图,发现对照组主应变动态云图中的应变更加均匀即应变传递更加具有层次,骨折组在股骨颈或转子间区域的应变集中现象更加明显,其他区域层次感不甚明显。应变云图动态分析发现,股骨近端大转子与地面接触部位首先出现极大的瞬时应变,由大转子处向转子间传导,首先在转子间处出现较明显的应变集中分布,随后甚至几乎同时,股骨颈处出现更为集中的应变分布。
2、分析对照组与骨折组正负最大应变差参数与年龄之间的相关性,发现两组的正负最大应变差参数值均随着年龄增高呈上升趋势。
3、比较骨折组与对照组正向及负向最大主应变、正负最大应变差结果发现,均具有显著性差异(P>0.05)。进一步组间两两比较可见股骨颈和转子间骨折组正向最大主应变均高于对照组,具有显著性差异(P<0.05),虽然股骨转子间组高于股骨颈组,但无明显统计学差异(P>0.05);股骨转子间骨折组负向最大主应变均大于股骨颈骨折组和对照组,差异具有显著性(P<0.05),股骨颈骨折组和对照组无显著性差异(P>0.05);股骨颈和转子间骨折组正负向最大主应变差均高于对照组,具有显著性差异(P<0.05),虽然股骨转子间组值高于股骨颈组,但无明显统计学差异(P>0.05)。
4、采用正负最大应变差参数与跌倒骨折风险相关性进行二元logistic回归分析,得出显著性为0.009,显示正负最大应变差参数对预测跌倒骨折风险具有重要衡量价值。以正负最大应变差作为检验变量、骨折事实与否作为状态变量绘制ROC曲线,P值为0.001,计算约登指数,取约登指数最大值(0.727)对应的正负最大应变差(6.910×10-3)作为最佳截断值。假设跌倒后股骨近端动态力学模型正负最大应变差参数数值为X:X<6.910×10-3为相对低度骨折风险;X>6.910×10-3为相对高度骨折风险,诊断准确率为89.8%。
结论:
老年股骨近端骨折的动态生物力学模型能直观展示跌倒后股骨近端的应变分布及动态变化,运用此模型可预测老年人侧方跌倒后的骨折风险,为骨折预防及临床治疗提供指导意见。
建立老年股骨近端骨折的动态生物力学模型,直观展示老年股骨近端骨折时的应变大小及分布,分析其与骨折之间的相关性,为预测跌倒后老年股骨近端骨折的风险提供指导意见。
方法:
共选取老年女性股骨近端骨折CT扫描数据33例,其中股骨颈组11例,转子间组11例以及对照组(未骨折)股骨近端CT扫描数据11例,平均年龄(76.8±9.3)岁,均采用128层螺旋CT扫描仪,管电压120kv,管电流100~550mA,层厚1~3mm。应用Abaqus CAE2019、Mimics20.0等有限元软件对CT扫描数据进行区域增长-网格划分-材料属性赋予-边界条件限制-载荷赋予等一系列步骤建立股骨近端动态力学模型,观察股骨近端骨折组及对照组模型最大主应变值及应变云图动态变化,分析对照组及骨折组最大主应变(正/负向)及最大应变差与年龄及骨折类型的关系,试图寻找一种合适的参数指标,来模拟预测老年女性跌倒后股骨近端的骨折风险。采用SPSS20.0进行数据整理和统计学分析。
结果:
成功建立出27例股骨近端动态力学模型(对照组11例,股骨颈组8例,转子间组8例),因个体差异及网格划分等原因,22例骨折组建模失败6例,而对照组因可双侧建模,故11例均建模成功。
1、观察对照组与骨折组的主应变动态云图,发现对照组主应变动态云图中的应变更加均匀即应变传递更加具有层次,骨折组在股骨颈或转子间区域的应变集中现象更加明显,其他区域层次感不甚明显。应变云图动态分析发现,股骨近端大转子与地面接触部位首先出现极大的瞬时应变,由大转子处向转子间传导,首先在转子间处出现较明显的应变集中分布,随后甚至几乎同时,股骨颈处出现更为集中的应变分布。
2、分析对照组与骨折组正负最大应变差参数与年龄之间的相关性,发现两组的正负最大应变差参数值均随着年龄增高呈上升趋势。
3、比较骨折组与对照组正向及负向最大主应变、正负最大应变差结果发现,均具有显著性差异(P>0.05)。进一步组间两两比较可见股骨颈和转子间骨折组正向最大主应变均高于对照组,具有显著性差异(P<0.05),虽然股骨转子间组高于股骨颈组,但无明显统计学差异(P>0.05);股骨转子间骨折组负向最大主应变均大于股骨颈骨折组和对照组,差异具有显著性(P<0.05),股骨颈骨折组和对照组无显著性差异(P>0.05);股骨颈和转子间骨折组正负向最大主应变差均高于对照组,具有显著性差异(P<0.05),虽然股骨转子间组值高于股骨颈组,但无明显统计学差异(P>0.05)。
4、采用正负最大应变差参数与跌倒骨折风险相关性进行二元logistic回归分析,得出显著性为0.009,显示正负最大应变差参数对预测跌倒骨折风险具有重要衡量价值。以正负最大应变差作为检验变量、骨折事实与否作为状态变量绘制ROC曲线,P值为0.001,计算约登指数,取约登指数最大值(0.727)对应的正负最大应变差(6.910×10-3)作为最佳截断值。假设跌倒后股骨近端动态力学模型正负最大应变差参数数值为X:X<6.910×10-3为相对低度骨折风险;X>6.910×10-3为相对高度骨折风险,诊断准确率为89.8%。
结论:
老年股骨近端骨折的动态生物力学模型能直观展示跌倒后股骨近端的应变分布及动态变化,运用此模型可预测老年人侧方跌倒后的骨折风险,为骨折预防及临床治疗提供指导意见。