股骨三維有限元模型的建立和初步生物力學(xué)分析及臨床意義.pdf

1、目的:建立完整的股骨三維有限元模型,進(jìn)行初步的生物力學(xué)分析,探討其臨床意義。方法:實(shí)驗(yàn)研究利用螺旋CT掃描正常成人股骨,獲取DICOM格式數(shù)據(jù),結(jié)合MIMICS及ANSYS軟件構(gòu)建正常人體股骨三維有限元模型,并通過(guò)對(duì)模型分別施加350N、700N的垂直載荷和模擬體重700N成人慢步行走步態(tài)周期中關(guān)節(jié)承載處于峰值時(shí)刻股骨的載荷情況,進(jìn)行生物力學(xué)分析。臨床研究對(duì)應(yīng)用中空加壓螺絲釘治療的55例病人進(jìn)行回顧性研究,將病人年齡、性別、骨折類型、手

2、術(shù)復(fù)位質(zhì)量、空心釘位置與骨折愈合及股骨頭缺血壞死之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果:實(shí)驗(yàn)研究建立的股骨三維有限元模型幾何形狀與材料特性還原性良好,網(wǎng)格大小可根據(jù)研究者對(duì)精度的需要在一定范圍內(nèi)自行調(diào)整,可以滿足有限元分析的需要;在各種載荷下,股骨頸和股骨干各有一個(gè)應(yīng)力集中部位。股骨頸的應(yīng)力集中部位在小轉(zhuǎn)子上方、稍偏股骨頸后方處,而股骨干以其上1/3及中1/3段應(yīng)力較大,其中上1/3段內(nèi)側(cè)應(yīng)力最大。股骨應(yīng)力分布結(jié)果合理,驗(yàn)證了局部結(jié)構(gòu)和功能

3、之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。臨床研究統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示骨折分型、復(fù)位質(zhì)量、空心釘位置都與股骨頸骨折預(yù)后有關(guān)。結(jié)論:1.采用DICOM數(shù)據(jù),結(jié)合MIMICS及ANSYS軟件能快速高效地構(gòu)建股骨三維有限元模型,該方法可重復(fù)性強(qiáng),模型質(zhì)量容易控制,可推廣用于其他部位有限元模型的構(gòu)建。2.股骨頸骨折治療時(shí)要盡量達(dá)到解剖復(fù)位,為骨折部位愈合提供較好的力學(xué)環(huán)境。股骨頸處的壓力骨小梁和股骨距是主要的承重結(jié)構(gòu),內(nèi)固定的放置應(yīng)與壓力骨小梁的方向一致,并緊貼股骨距;股骨干應(yīng)