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,進行初步的生物力學(xué)分析,探討其臨床意義。方法:實驗研究利用螺旋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,并通過對模型分別施加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)承載處于峰值時刻股骨的載荷情況,進行生物力學(xué)分析。臨床研究對應(yīng)用中空加壓螺絲釘治療的55例病人進行回顧性研究,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)系進行統(tǒng)計學(xué)分析。結(jié)果:實驗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,驗證了局部結(jié)構(gòu)和功能

3、之間的對應(yīng)關(guān)系。臨床研究統(tǒng)計結(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,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.股骨頸骨折治療時要盡量達到解剖復(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)