金屬鉭棒治療股骨頭壞死的三維有限元研究.pdf

1、目的:1.設計并建立正常股骨上段三維有限元模型，并進行有效性驗證。2.應用三維有限元方法，建立不同位置、不同角度植入多孔鉭棒、腓骨的股骨有限元模型。3.分析股骨頭形變受力情況及鉭棒植入的最佳位置，為臨床應用多孔鉭金屬棒植入治療股骨頭壞死以及減小股骨頭壞死后塌陷提供基礎研究的理論依據(jù)。
　　方法:1.選擇一名健康成年男性，利用薄層CT掃描及有限元相關軟件，建立正常人股骨上段三維有限元模型，并進行有效性驗證。2.在正常模型基礎上，應用

2、三維有限元方法，建立不同壞死范圍、不同位置植入多孔鉭棒、腓骨及模擬減壓的7組共21個有限元模型。3.應用Abaqus軟件，分析所有模型的形變及受力情況，運用SPSS16.0軟件包對數(shù)據(jù)進行分析處理，探討股骨頭壞死角度不同時植入金屬鉭棒的最佳位置，以及股骨頭形變趨勢與鉭棒植入位置之間的關系。
　　結(jié)果:1.建立了正常股骨上段三維有限元模型，包括185，193個節(jié)點，526，303個單元;模型經(jīng)驗證有效。2.建立了7組共21個有限元模

3、型，模擬股骨頭不同壞死范圍時（60，90及120度錐形壞死范圍），應用髓芯減壓、腓骨植入及金屬鉭棒于不同位置及植入治療后的股骨頭形變及受力情況;模型經(jīng)驗證有效。3.股骨頭壞死60°時，不同模型間股骨頭負重區(qū)塌陷值無統(tǒng)計學意義(P＞0.05);股骨頭壞死120°時，壞死區(qū)內(nèi)側(cè)植入模型的股骨頭負重區(qū)塌陷值顯著小于外側(cè)植入模型，(P＜0.01);短縮植入模型的塌陷值顯著小于外側(cè)植入模型，(P＜0.01)。股骨頭壞死60°時，僅壞死區(qū)內(nèi)側(cè)植入模

4、型與短縮植入模型模型人工骨表面應力值有統(tǒng)計學意義(P＜0.01);股骨頭壞死120°時，壞死區(qū)內(nèi)側(cè)植入模型人工骨表面應力值顯著低于外側(cè)植入模型(P＜0.01)。
　　結(jié)論:1.正常股骨上段三維有限元模型有效可靠，可進行下一步模型建立。2.21個不同的三維有限元模型有效可靠，可模擬分析相應股骨上段的位移及應力。3.股骨頭壞死范圍一定時，植入鉭棒越接近壞死區(qū)域內(nèi)側(cè)，相應股骨頭負重區(qū)塌陷值越低;壞死60°時，負重區(qū)塌陷度與鉭棒位置關系不