肩胛骨三維有限元模型的建立和應(yīng)力分布的研究.pdf

1、研究背景有限元分析(Finite Element Analysis， FEA)是將連續(xù)系統(tǒng)分割成有限個分區(qū)或單元，對每個單元求出一個近似解，再將所有單元按標(biāo)準(zhǔn)方法組合成一個與原有系統(tǒng)近似的系統(tǒng)。FEA是工程科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的一種數(shù)學(xué)物理方法，是解決復(fù)雜工程問題的方法之一。作為數(shù)值分析手段，F(xiàn)EA在求解三維結(jié)構(gòu)力學(xué)問題時擁有無可比擬的優(yōu)勢，尤其適用于三維人體結(jié)構(gòu)模型的生物力學(xué)分析。FEA運(yùn)用于骨科生物力學(xué)研究成效顯著，具有廣闊的發(fā)

2、展前景。在國外，有限元應(yīng)用于肩胛骨的研究較其它骨關(guān)節(jié)遲，主要集中在人工肩胛骨生物力學(xué)的評估、優(yōu)化假體輔助設(shè)計(jì)參數(shù)和個體化方案的探討，而國內(nèi)尚無有構(gòu)建肩胛骨三維有限元模型及其應(yīng)力分析的相關(guān)文獻(xiàn)報道。 目的 探討肩胛骨三維有限元模型的構(gòu)建方法。在建立三維有限元模型的基礎(chǔ)上對肩胛骨進(jìn)行相關(guān)的生物力學(xué)分析，探討肩胛骨的應(yīng)力分布特點(diǎn)。 方法獲取正常肩胛骨CT掃描的計(jì)算機(jī)圖像數(shù)據(jù)，使用醫(yī)學(xué)影像處理軟件Able Software 3

3、D-Doctor Version3.5構(gòu)建肩胛骨三維實(shí)體模型，將模型導(dǎo)入ANSYS10.0軟件，確定邊界條件，加載不同的負(fù)荷，分析骨肱關(guān)節(jié)在不同外展位時肩胛骨的應(yīng)力分布特點(diǎn)。 結(jié)果成功構(gòu)建了肩胛骨的三維有限元模型：建立的模型具有良好的生物形態(tài)，外形與實(shí)體標(biāo)本高度一致性，模型可以任意旋轉(zhuǎn)從不同角度觀察，可獲得肩胛骨的直觀及整體的印象。通過三維有限元分析發(fā)現(xiàn)：肩胛外科頸有應(yīng)力集中現(xiàn)象，故此部位易發(fā)生骨折，其腹側(cè)為張力側(cè)；在應(yīng)力傳導(dǎo)方