醫(yī)用鎂合金骨板微動行為研究.pdf

1、接骨板內(nèi)固定術(shù)是治療骨創(chuàng)傷最有效的方法之一，在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用，并為患者減輕了病痛。骨板骨釘是內(nèi)固定術(shù)的關(guān)鍵構(gòu)件。鎂合金骨板不但可以腐蝕降解，而且比重與骨骼很相近，負(fù)重感輕，游離的鎂離子有利于骨骼愈合，對人體無害，應(yīng)力遮擋效應(yīng)小，不用二次手術(shù)，具有良好的生物相容性和力學(xué)相容性等。這些特點(diǎn)使鎂合金成為傳統(tǒng)骨板替代材料的最佳首選。以骨板臨床應(yīng)用現(xiàn)有的問題結(jié)合鎂合金的特點(diǎn)開展醫(yī)用鎂合金骨板微動行為研究。
　　骨板系統(tǒng)中存在很多摩擦

2、副，這些摩擦副無論是對骨膜血運(yùn)系統(tǒng)的影響還是對骨板表層材料的破壞都是不容忽視的。采用ABAQUS軟件，對骨板系統(tǒng)的球/板接觸副進(jìn)行接觸分析，其結(jié)果與赫茲理論計(jì)算很相近。因此，以有限元仿真技術(shù)分析微動行為具有合理性；另外，球板接觸表面的應(yīng)力突變也為微動循環(huán)下的鎂合金材料剝離機(jī)理分析提供了依據(jù)。
　　骨板植入人體后，為防止骨板發(fā)生因用力過大導(dǎo)致變形或斷裂等事故，一般會對病變肢體進(jìn)行強(qiáng)制止動，但又要防止出現(xiàn)關(guān)節(jié)粘結(jié)、骨骼壞死或骨質(zhì)疏松等

3、病癥，不得不進(jìn)行適度的康復(fù)訓(xùn)練。通過模態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，提高預(yù)緊力，增加骨釘數(shù)量，可以有效地提高骨板抗外界干擾的能力和振動特性參數(shù)；在振動等外界干擾的情況下，遠(yuǎn)離預(yù)緊骨釘孔的區(qū)域，易發(fā)生微動摩擦。在骨板設(shè)計(jì)時(shí)，要注意改進(jìn)優(yōu)化。
　　鎂合金與鈦合金、不銹鋼相比是有很多優(yōu)點(diǎn)，但鎂合金的力學(xué)性能還是相對較差。本文通過微動疲勞分析探究了鎂合金骨板在大平面彎曲、側(cè)彎曲及扭轉(zhuǎn)變形等方面的疲勞壽命、安全因數(shù)、最大應(yīng)力值及疲勞累積損傷量等參數(shù)。通過經(jīng)驗(yàn)

4、和最大應(yīng)力值的分析對比，可以判定大平面彎曲最容易發(fā)生。為了便于存儲藥物，改善應(yīng)力狀態(tài)，提高骨板的疲勞壽命，在骨板內(nèi)表面設(shè)計(jì)多種密度的表面織構(gòu)。通過對織構(gòu)骨板進(jìn)行微動疲勞分析，發(fā)現(xiàn)稀疏織構(gòu)骨板是性能最佳的一種。
　　鎂合金材質(zhì)的硬度不及鈦合金和不銹鋼，在鎂合金前期防護(hù)方面，也需要微弧氧化。在微動情況下，探究骨板表面的破壞程度和損傷機(jī)理。本文設(shè)計(jì)了多動度切向微動摩擦試驗(yàn)并兼顧載荷因素；為增加對比性，也設(shè)計(jì)了含表面織構(gòu)的大動度試驗(yàn)。采用

5、超景深顯微鏡和掃描電鏡對磨痕形貌進(jìn)行觀察，采用Origin軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。通過分析對比，發(fā)現(xiàn)了動度、載荷和運(yùn)行方式對損傷的規(guī)律，也得知表面織構(gòu)的設(shè)計(jì)有利于降低摩擦系數(shù)，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化了表面織構(gòu)的結(jié)構(gòu)和密度。
　　根據(jù)磨痕形貌的表征，結(jié)合其他材料的微動磨損機(jī)理，建立了鎂合金WE43切向微動磨損機(jī)理。采用有限元仿真技術(shù)，從應(yīng)力分布變化的角度加以解釋損傷機(jī)理，并闡釋了表面織構(gòu)的設(shè)計(jì)對改善表面摩擦的機(jī)理。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了單次循環(huán)