股骨三維有限元模型的建立和初步生物力學分析及臨床意義.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格式數據,結合MIMICS及ANSYS軟件構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)周期中關節(jié)承載處于峰值時刻股骨的載荷情況,進行生物力學分析。臨床研究對應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、術復位質量、空心釘位置與骨折愈合及股骨頭缺血壞死之間的相關關系進行統(tǒng)計學分析。結果: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,網格大小可根據研究者對精度的需要在一定范圍內自行調整,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力集中部位。股骨頸的應力集中部位在小轉子上方、稍偏股骨頸后方處,而股骨干以其上1/3及中1/3段應力較大,其中上1/3段內側應力最大。股骨應力分布結果合理,驗證了局部結構和功能

3、之間的對應關系。臨床研究統(tǒng)計結果顯示骨折分型、復位質量、空心釘位置都與股骨頸骨折預后有關。結論:1.采用DICOM數據,結合MIMICS及ANSYS軟件能快速高效地構建股骨三維有限元模型,該方法可重復性強,模型質量容易控制,可推廣用于其他部位有限元模型的構建。2.股骨頸骨折治療時要盡量達到解剖復位,為骨折部位愈合提供較好的力學環(huán)境。股骨頸處的壓力骨小梁和股骨距是主要的承重結構,內固定的放置應與壓力骨小梁的方向一致,并緊貼股骨距;股骨干應