跟骨的三維有限元分析及臨床意義.pdf

1、目的：用三維有限元方法建立跟骨三維模型，計(jì)算各種加載情況下模型中各節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變情況。探討跟骨生物力學(xué)及其骨折發(fā)生機(jī)制，選用不同類型的內(nèi)固定材料來測試并比較它們的性能，以期對跟骨骨折的治療提供理論依據(jù)。方法：通過掃描正常人跟骨螺旋CT并運(yùn)用SAP-93計(jì)算軟件，精確模擬邊界條件，在計(jì)算機(jī)上建立完整的跟骨三維有限元模型。模擬踝關(guān)節(jié)在中立位和背伸20°時跟骨受到跟腱的牽拉和距骨、骰骨擠壓狀態(tài)下的受力狀況，探討跟骨在中立位和背伸20°位情況下

2、發(fā)生何種類型的骨折。再分別用跟骨鋼板-I型、跟骨鋼板-II型、跟骨鋼板-III型(以下簡稱I型、II型、III型)3種內(nèi)固定材料固定，分析研究這些內(nèi)固定材料形狀的優(yōu)劣。結(jié)果：模型中顯示跟骨在踝關(guān)節(jié)中立位時節(jié)點(diǎn)206、217、529、544、884、902、1538、1549、1764的應(yīng)力明顯大于周圍節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力。背伸20°受力時節(jié)點(diǎn)206、217、529、543、546、1009、1013、1398、1486、1806的應(yīng)力明顯大于周圍

3、節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力。(1)中立位3種固定方式的鋼板應(yīng)力分布都不均勻，鋼板前部應(yīng)力水平均高于后部。3種固定方式下跟骨的應(yīng)力最大值均在跟骨前部。II型的應(yīng)力分布最不均勻，其平均應(yīng)力為16.12MPa，最大應(yīng)力值在鋼板上臂螺釘孔周圍為127.90Mpa。I型的應(yīng)力分布相對比較均勻，其平均應(yīng)力為10.58MPa，最大應(yīng)力值在鋼板前端上支螺釘孔周圍為31.40Mpa。III型的應(yīng)力分布介于兩者之間，其平均應(yīng)力值為14.24MPa，最大應(yīng)力值在鋼板最前端的

4、下部螺釘孔周圍為102.60Mpa。與正常跟骨同一截面的應(yīng)力分布相比，采用I型、II型、III型固定者，前骨折塊斷面應(yīng)力變化趨勢相同；采用III型固定者跟骨后骨折塊斷面應(yīng)力分布差異最大，采用I型、II型固定者應(yīng)力分布變化趨勢基本相同。(2)背伸20°位3種固定方式的鋼板應(yīng)力分布都不均勻，鋼板前部應(yīng)力水平均高于后部。II型的應(yīng)力分布最不均勻，鋼板平均應(yīng)力為9.77MPa，最大應(yīng)力值在鋼板上臂螺釘孔周圍為60.67Mpa。I型的應(yīng)力分布相對

5、比較均勻，鋼板平均應(yīng)力為3.56MPa，最大應(yīng)力值在鋼板前端上支螺釘孔周圍為12.41Mpa。III型的應(yīng)力分布介于西者之間，鋼板整體應(yīng)力平均為2.90MPa，最大應(yīng)力值在鋼板最前端的下部螺釘孔周圍為16.46Mpa。與正常跟骨同一截面的應(yīng)力分布相比，采用I型、II型、III型固定者靠近跟骰關(guān)節(jié)之骨塊的后斷面、中間骨折塊的前斷面應(yīng)力分布變化趨勢基本相同。結(jié)論：跟骨在踝關(guān)節(jié)中立位時通過跟距外側(cè)的關(guān)節(jié)而，并且由內(nèi)后斜向前外方向的跟骨處遭受應(yīng)