骨折復(fù)位內(nèi)固定器結(jié)構(gòu)及應(yīng)用研究.pdf

1、本文以新型具有內(nèi)漲式自鎖作用的骨折復(fù)位內(nèi)固定器IS型髓內(nèi)針為研究對(duì)象，在充分研究骨折固定的各種方法和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，提出基于有限元方法進(jìn)行髓內(nèi)針結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用研究框架。通過建立髓內(nèi)針和股骨的三維模型和有限元本構(gòu)模型，并將骨骼模型與髓內(nèi)針模型進(jìn)行組合裝配，運(yùn)用有限元方法分析這種內(nèi)固定器具體應(yīng)用時(shí)的性能。 研究首先建立股骨三維有限元模型。本文采用基于CT圖像進(jìn)行骨組織三維重建模型的方法。將股骨的CT斷層掃描圖像導(dǎo)入三維重建軟件中

2、，建立受損組織的三維實(shí)體幾何模型，通過網(wǎng)格劃分功能進(jìn)一步將三維實(shí)體模型進(jìn)行面網(wǎng)格的劃分。將劃分好的面網(wǎng)格以與有限元分析相匹配的格式輸出，在有限元分析軟件中，將面網(wǎng)格轉(zhuǎn)化為體網(wǎng)格后輸出體網(wǎng)格文件。通過賦予三維模型的材質(zhì)，從而可以得到較為準(zhǔn)確的三維物理模型。 其次分析了IS型髓內(nèi)針的主要特性。此髓內(nèi)針的一大特點(diǎn)是采用了Ni-Ti形狀記憶合金為材料，由于其熱恢復(fù)特性，使得內(nèi)固定器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，很大程度上減輕病人的痛苦。并且從物理特性、抗腐

3、蝕性、生物相容性等幾方面詳細(xì)分析了形狀記憶合金的材料特性和形狀記憶效應(yīng)，分析了其作為內(nèi)固定器材料的優(yōu)勢(shì)。最后簡(jiǎn)要分析了髓內(nèi)針的生物力學(xué)性能。 最后，運(yùn)用有限元方法分析了IS型髓內(nèi)針的力學(xué)性能。分析了形狀記憶合金這種特殊材料的本構(gòu)模型，在此基礎(chǔ)上建立起有限元模型，詳細(xì)介紹了模型的理論求解方法。借助有限元分析軟件Abauqus6.7，分析了股骨與髓內(nèi)針組合后的模型，和髓內(nèi)針模型的力學(xué)性能--在加載條件下的應(yīng)力與應(yīng)變曲線。分析結(jié)果表明