不同屬性建模方法對(duì)股骨近端有限元分析影響的研究.pdf

1、目的:
　　對(duì)比不同屬性建模方法對(duì)股骨近端有限元分析的影響，從而得出較優(yōu)的建模和賦值方法，為股骨近端有限元分析提供參考依據(jù)。
　　方法:
　　由股骨近端標(biāo)本經(jīng)CT薄層掃描得到的DICOM文件，導(dǎo)入交互式醫(yī)學(xué)影像控制系統(tǒng)軟件中重建出三維股骨近端模型，根據(jù)不同方法賦予模型不同材料屬性后，導(dǎo)入有限元分析軟件，在相同邊界、約束和載荷條件下進(jìn)行有限元分析，對(duì)比不同模型應(yīng)力和位移情況。
　　結(jié)果:
　　1、利用醫(yī)學(xué)數(shù)字

2、成像和通信（DICOM）技術(shù)的橋梁作用，將CT圖像數(shù)據(jù)完整傳輸至個(gè)人電腦，經(jīng)MIMICS10.0軟件處理數(shù)據(jù)后實(shí)現(xiàn)數(shù)字化三維立體成像，并通過 Hypermesh10.0軟件優(yōu)化模型表面網(wǎng)格，最終成功建立精確的股骨近端三維有限元模型。
　　2、CT灰度賦值建模法中，2、400份材料模型應(yīng)力、位移數(shù)據(jù)折線圖較其他組模型離散，由擬合曲線可知，當(dāng)分配材料數(shù)目<10份時(shí)，有限元計(jì)算結(jié)果平均誤差變化比較大，說明材料劃分不可過簡(jiǎn)或過細(xì)。因此，當(dāng)

3、材料數(shù)目取10份時(shí)較為理想，可以在保證計(jì)算精度的前提下減少計(jì)算量，加快運(yùn)算速度。
　　3、CT灰度賦值法所建模型有限元計(jì)算結(jié)果顯示股骨頭內(nèi)的應(yīng)力集中于股骨頭壓力線骨小梁、股骨頸、股骨距及骨干骨皮質(zhì)上，此方法建立的模型其應(yīng)力分布符合股骨近端內(nèi)部生理構(gòu)造及生物力學(xué)；二分骨賦值法建立的模型，不論是股骨頭還是股骨干，其應(yīng)力均明顯集中于皮質(zhì)骨，未按正常生理結(jié)構(gòu)分布，形成明顯的“骨包殼”現(xiàn)象。且路徑顯示二分骨賦值法所建模型應(yīng)力過度欠平緩，表現(xiàn)

4、出明顯的“臺(tái)階”現(xiàn)象。
　　4、對(duì)于鉭棒+股骨頭缺血壞死模型，CT灰度賦值法所建模型有限元分析結(jié)果顯示鉭棒尖端應(yīng)力較大，但皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨以及鉭棒應(yīng)力在交界處過度平緩，在鉭棒與骨接觸部位存在應(yīng)力承接，起到支撐作用。二分骨賦值法所建模型應(yīng)力仍集中于骨皮質(zhì)上，骨松質(zhì)及鉭棒棒尖應(yīng)力被骨皮質(zhì)遮擋，應(yīng)力較小，有明顯的“骨包殼”現(xiàn)象，這樣的建模和賦值方法無法準(zhǔn)確地描述模型實(shí)體，影響有限元分析結(jié)果，也影響到手術(shù)方式、植入體材質(zhì)的選擇、植入體構(gòu)型設(shè)