股骨近段骨干組配式假體的三維有限元分析.pdf

1、目的:(1)利用三維建模軟件分別建立正常成人股骨模型和與之匹配的股骨近段骨干組配式假體模型;(2)便于研究分析，設立對照組、短釘組（假體輔助側方鋼板聯合3枚單皮質骨螺釘）、長釘組（假體輔助側方鋼板聯合1枚經頸螺釘和2枚單皮質骨螺釘）和三釘組（假體輔助側方鋼板聯合3枚經頸螺釘和2枚單皮質骨螺釘）模型。3、在四組模型中，通過3D有限元分析方法橫向研究比較對照組、短釘組、長釘組和三釘組中整體、假體、鋼板、螺釘的應力分布;在橫向研究的基礎上設立

2、縱向研究，即在對照組中固定遠端柄長為8cm，分別設置近端柄長為1cm、2 cm、3 cm、4 cm、5 cm，觀察整體、股骨、假體的應力分布。
　　方法:(1)選擇1例（40歲，70KG）健康男性影像學數據，將CT掃描數據導入Mimics10.0軟件進行股骨初步三維重建，并以STL格式文件導出初步模型。將初步模型導入Geomagic Studio10.0軟件再次完善，建立完整全股骨模型，以IGES格式保存。將完整模型導入ANSYS

3、12.0有限元分析軟件，并在該軟件中建立股骨近端骨缺損模型和與之匹配的股骨近段骨干組配式假體簡化模型。(2)在模型中，利用ANSYS12.0有限元分析軟件模擬正常人行走周期中股骨承受的應力峰值，對模型施加相同的載荷和邊界條件。通過分析計算，最終獲得整體、假體、螺釘和股骨的應力分布。觀進一步察并記錄目標的Von Mises應力、Z軸應力和剪切應力數據。
　　結果:(1)股骨近端骨干組配式假體適用于股骨骨干近端100mm以內的區(qū)域。(

4、2)本次實驗通過有限元分析認為:縱向觀察時固定遠端柄長為8cm時，改變近端柄長長度對整體、假體及骨自身的應力、應變并無明顯影響，應力主要集中在遠端柄體的內、外兩側;(3)本次實驗通過有限元分析發(fā)現橫向觀察時按對照組、短釘組、長釘組和三釘組的觀察次序，在包括壓應力、拉應力、剪切應力的應力分析中，整體的應力逐漸減小，假體的應力略微增加，螺釘的應力增加，骨體的應力逐漸減少。三釘組的穩(wěn)定性要優(yōu)于長釘組，長釘組的優(yōu)于短釘組，短釘組的優(yōu)于對照組。<

5、br>　　結論:(1)股骨近端骨干組配式假體適用于股骨骨干近端100mm以內的區(qū)域。股骨近段骨干組配式假體重建股骨近端骨缺損后符合股骨生物力學特點，能夠恢復了股骨完整性和應力傳導。(2)本次實驗通過有限元分析認為:縱向觀察時固定遠端柄長為8cm時，改變近端柄長長度對整體、假體及骨自身的應力、應變并無明顯影響，應力主要集中在遠端柄體的內外兩側;在殘余髓腔長度允許的范圍內，盡量使用長且粗的遠端柄體以提高固定穩(wěn)定性。(3)本次實驗通過有限元分