微型外固定架和克氏針治療Bennett骨折三維有限元分析.pdf

1、目的：利用三維有限元法對微型外固定器和經(jīng)皮克氏針治療Bennett骨折進行生物力學(xué)分析，通過觀察骨折塊應(yīng)力、位移云圖比較、評價兩種固定骨折的方法，探討其對臨床治療效果的影響。
　　方法：(1)初步建立3D模型：健康男性志愿者左手及橈骨遠端進行CT掃描，要求掃描層厚為0.625mm，以Dicom格式存盤。存盤數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機，利用Mimics軟件對第一、二掌骨和大多角骨進行三維建模，所得圖形數(shù)據(jù)以*.STL格式輸出。(2)建立實體模型

2、：把模型*.STL格式文件導(dǎo)入到Geomagic軟件進行編輯，得到模型三維實體，所有模型數(shù)據(jù)以*.IGES格式輸出。(3)建立有限元模型及其分析：將模型*.IGES格式文件導(dǎo)入到Ansys軟件中，并對克氏針和微型外固定器材造模，模擬Bennett骨折以及微型外固定器或克氏針的治療模型。分別對模型賦予單元類型和屬性，劃分網(wǎng)格，建立接觸對。按條件分別約束，在兩個模型的第一掌骨頭相同節(jié)點處分別施加100N X軸向壓力，對兩個模型進行非線性生物

3、力學(xué)分析，得出骨折塊應(yīng)力、位移云圖及其參數(shù)，統(tǒng)計數(shù)據(jù)，評價結(jié)果。
　　結(jié)果：建立了仿真的Bennett骨折治療的三維有限元模型，通過計算機分析得到了閉合復(fù)位微型外固定器或經(jīng)皮克氏針內(nèi)固定X軸縱向100N載荷下近端、遠端骨折塊近端總的和X軸方向位移參數(shù)云圖和斷端應(yīng)力云圖。從位移云圖可以看出：微型外固定器治療Bennett骨折近端骨折塊X方向最大移位為-0.342mm，最小位移-0.174mm，平均位移為-0.258mm。遠端骨折塊最

4、大移位為-0.492mm，最小位移為-0.293mm，平均位移為-0.393mm，所以平均相對位移為0.135mm。同理，根據(jù)其總的位移參數(shù)得出總的平均相對位移0.026mm；經(jīng)皮克氏針內(nèi)固定器治療Bennett骨折近端骨折塊X方向最大移位為-2.546mm，最小位移為0.504mm，平均位移為-1.021mm。遠端骨折塊最大移位為2.573mm，最小位移為2.476mm，平均位移為2.524mm，平均相對位移為3.545mm。同理，根

5、據(jù)其總的位移參數(shù)得出總的平均相對位移2.643mm。通過應(yīng)力云圖和參數(shù)可以看出外固定器治療模型骨折斷端應(yīng)力值約在-81.234MPa～134.035MPa，克氏針治療模型骨折斷端應(yīng)力值在-760.386MPa～184.349MPa。
　　結(jié)論：(1)本文通過對Mimics10.01、Geomagic Studio10.0、Ansys12.0等軟件的學(xué)習(xí)，基本掌握了有限元模型的建立方法，建立了比較科學(xué)的、仿真的微型外固定架和經(jīng)皮克氏