شکستگی‌های نوع III پاولز در گردن استخوان ران از چالش‌برانگیزترین انواع شکستگی‌ها هستند، زیرا زاویه زیاد خط شکستگی موجب ایجاد نیروهای برشی قابل‌توجه در محل شکستگی می‌شود و احتمال ناپایداری را افزایش می‌دهد. این مطالعه با هدف شناسایی مهم‌ترین پارامترهای مؤثر در مدل‌سازی اجزای محدود (Finite Element Analysis) برای شبیه‌سازی تثبیت این نوع شکستگی و اعتبارسنجی نتایج با آزمایش‌های انجام‌شده روی نمونه‌های جسد انسانی انجام شد.

در این پژوهش، استخوان‌های ران انسان با ایجاد شکستگی در زاویه ۷۰ درجه تحت بارگذاری محوری مشابه شرایط فیزیولوژیک قرار گرفتند و میزان سختی سازه و حرکت بین قطعات شکستگی اندازه‌گیری شد. سپس هشت مدل مختلف اجزای محدود با تغییر ویژگی‌های ماده استخوان، اعمال یا عدم اعمال نیروی فشاری پیچ‌ها و روش‌های مختلف مدل‌سازی پیچ‌ها طراحی و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدند.

نتایج نشان داد مدل‌هایی که ناهمگنی استخوان و نیروی فشاری ناشی از پیچ‌ها را در نظر می‌گیرند، پیش‌بینی بسیار دقیق‌تری از رفتار مکانیکی شکستگی ارائه می‌دهند و اختلاف آن‌ها با نتایج تجربی کمتر از ۱۵ درصد است. در مقابل، مدل‌های همگن سختی سازه را بیش از حد واقعی برآورد کرده و میزان حرکت بین قطعات شکستگی را کمتر از مقدار واقعی نشان دادند. همچنین مشخص شد مدل‌سازی دقیق رزوه‌های پیچ تأثیر اندکی بر نتایج کلی تحلیل دارد و می‌توان برای کاهش زمان محاسبات، از مدل‌های ساده‌تر استفاده کرد.

این یافته‌ها نشان می‌دهد در شبیه‌سازی شکستگی‌های گردن فمور نوع III پاولز، در نظر گرفتن ناهمگنی استخوان و نیروی فشاری پیچ‌ها برای افزایش دقت مدل ضروری است، در حالی که ساده‌سازی هندسه رزوه پیچ‌ها می‌تواند بدون کاهش دقت نتایج کلی، هزینه محاسباتی را کاهش دهد.

Pauwels type III femoral neck fractures are biomechanically challenging because the steep fracture orientation produces dominant shear forces at the fracture interface. This study evaluated key finite element (FE) modeling parameters for simulating fracture fixation and validated numerical predictions against cadaveric experiments. Human femora were fractured at 70° and tested under physiological axial loading to measure construct stiffness and interfragmentary motion (IFM). Eight finite element (FE) configurations were generated by systematically varying bone material representation (homogeneous versus heterogeneous), the presence or absence of screw compression load (SCL), and screw modeling strategy (simplified versus explicit thread geometry). Heterogeneous FE models incorporating SCL predicted construct stiffness within 15% of experimental measurements, whereas homogeneous models overestimated stiffness by up to 120% and substantially underestimated IFM. Inclusion of SCL eliminated opening IFM at 700 N, consistent with experimental observations, while omission of SCL resulted in persistent interface opening. In contrast, explicit modeling of screw threads had negligible influence (<5%) on global stiffness, IFM, or maximum von Mises stress, although it affected local stress distribution near the threads. These findings indicate that bone heterogeneity and fixation-induced compression play a decisive role in improving FE prediction accuracy, whereas detailed thread geometry may be simplified to improve computational efficiency without compromising global mechanical outcomes.