髖臼骨折內(nèi)固定數(shù)字化模型的構(gòu)建及有限元分析.pdf

1、第一部分髖臼后壁骨折螺釘內(nèi)固定有限元數(shù)字化模型的構(gòu)建及意義
　　目的：探索一種建立更精確地髖臼骨折內(nèi)固定三維有限元數(shù)字化模型的方法。
　　方法：選擇正常成人左側(cè)髖骨螺旋CT掃描資料。用Mimics軟件重建三維幾何模型,并構(gòu)造髖臼后壁骨折。運用軟件UG建螺釘,與復位后的髖臼虛擬手術(shù)規(guī)劃。導入軟件3-matic、HyperMesh中進行優(yōu)化、面網(wǎng)格及體網(wǎng)格劃分,再導出賦予材料屬性。然后導入軟件HyperMesh進行裝配。在軟件A

2、baqus中依次定義相互作用、邊界條件與載荷,最后分析計算、后處理。應力位移結(jié)果與同一正常髖臼有限元模型力學特性對比驗證。
　　結(jié)果：成功建立髖臼后壁骨折螺釘內(nèi)固定三維有限元數(shù)字化模型。對模型的分析顯示:應力都是沿骶髂關(guān)節(jié)向前、后柱傳導,髖臼前壁、剩余后壁及臼頂邊緣出現(xiàn)明顯應力集中;在位移上,髖臼前后壁、臼頂附近位移變化比正常模型大,髂骨翼出現(xiàn)中心型低位移區(qū)。
　　結(jié)論：構(gòu)建的髖臼后壁骨折內(nèi)固定三維有限元模型,具有較高的仿真

3、度,能較好地分析髖臼內(nèi)固定后生物力學特性,為進一步評價髖臼骨折手術(shù)效果奠定了基礎(chǔ)。
　　第二部分釘板聯(lián)合固定髖臼后壁骨折與螺釘固定模型的有限元比較研究
　　目的：建立鋼板螺釘聯(lián)合固定髖臼后壁骨折三維有限元數(shù)字化模型,并與單純螺釘固定模型的生物力學特性比較。
　　方法：利用同一髖骨CT掃描資料,通過軟件Mimics重建髖臼后壁同一骨折,利用軟件UG建塑形鋼板與螺釘。然后于軟件3-matic、HyperMesh中進行網(wǎng)格劃

4、分、賦材質(zhì)、裝配,建立髖臼骨折鋼板螺釘固定三維有限元模型,研究其與單純螺釘固定的應力分布、螺釘位移、髖骨位移,并比較應力峰值與位移峰值。
　　結(jié)果：螺釘鋼板聯(lián)合固定模型中,骨折塊上螺釘應力主要集中于前部與中后近骨折線附近,應力分布相對均勻,應力峰值為10.42MPa;螺釘固定模型中,內(nèi)固定應力主要集中于中前與中后近骨折線部位,應力峰值為15.32MPa。髖臼骨折線處最大應力,螺釘鋼板聯(lián)合固定模型中為2.31MPa,單純螺釘固定模型

5、中為2.62MPa。螺釘鋼板聯(lián)合固定模型中,內(nèi)固定物的位移方向垂直向下遞增,峰值為0.049mm,而髖骨位移峰值是0.133mm;單純螺釘固定模型中,內(nèi)固定物位移方向由螺釘前端向后端遞增,位移峰值為0.055mm,而髖骨位移峰值是0.139mm。
　　結(jié)論：對于髖臼后壁骨折,在生物力學穩(wěn)定性上螺釘鋼板聯(lián)合固定優(yōu)于單純螺釘固定;對于單體骨折塊沒有粉碎或嵌入關(guān)節(jié)內(nèi),最低限度地移位的髖臼后壁骨折患者,經(jīng)皮螺釘固定術(shù)是一種可行的手術(shù)方式。