基于形狀記憶聚合物的骨折外固定器件研究.pdf

1、形狀記憶聚合物是一類在外界激勵(lì)條件下可發(fā)生較大可回復(fù)變形的智能材料，具有主動(dòng)變形的功能，良好的承載能力?，F(xiàn)如今，形狀記憶聚合物經(jīng)過設(shè)計(jì)可具有生物相容性、可控生物降解等良好的生物特性，因此已被廣泛應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
　　骨折是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊环N創(chuàng)傷，但是傳統(tǒng)的骨折的治療方法還存在諸多技術(shù)難題無法克服，比如石膏繃帶固定時(shí)松緊度難以掌控，容易壓迫組織，出現(xiàn)過敏引起并發(fā)癥，后期可能會(huì)因肢體消腫管型過松而致骨折端移位。本文欲著眼于傳

2、統(tǒng)的骨折治療方法存在的問題和缺陷，利用形狀記憶聚合物提供一種固定牢靠、塑性良好、松緊可調(diào)、材質(zhì)輕盈的骨折外固定器件。
　?。?）介紹形狀記憶聚合物的生物特性并對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行了表征，包括動(dòng)態(tài)力學(xué)分析、恒溫蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)以及疲勞實(shí)驗(yàn)，得到相關(guān)材料常數(shù)。
　?。?）引入Tobushi等的形狀記憶聚合物粘彈性本構(gòu)理論，得到形狀記憶聚合物本構(gòu)方程的雅克比矩陣，然后將相應(yīng)的程序?qū)?abaqus，實(shí)現(xiàn)了形狀記憶聚合物熱力學(xué)行為的模

3、擬。通過對(duì)形狀記憶聚合物加溫加載、降溫、卸載、再次加載，模擬了形狀記憶聚合物的加載變形、受熱主動(dòng)回復(fù)原始形狀的整個(gè)形狀記憶過程，得出骨折固定器選用形狀記憶材料，可以通過主動(dòng)變形實(shí)現(xiàn)松緊可調(diào)的可行性。
　?。?）設(shè)計(jì)了形狀記憶聚合物的螺旋體結(jié)構(gòu)，然后分別建立對(duì)脛腓骨以及股骨骨折外固定模型。利用abaqus有限元軟件分析模型在不同情況的載荷下，螺旋體和人體相關(guān)組織的應(yīng)力應(yīng)變位移等，計(jì)算分析螺旋體結(jié)構(gòu)的可靠性以及骨折斷端處的相對(duì)位移。<