股骨近段骨干組配式假體的三維有限元分析.pdf

1、目的:(1)利用三維建模軟件分別建立正常成人股骨模型和與之匹配的股骨近段骨干組配式假體模型;(2)便于研究分析，設(shè)立對照組、短釘組（假體輔助側(cè)方鋼板聯(lián)合3枚單皮質(zhì)骨螺釘）、長釘組（假體輔助側(cè)方鋼板聯(lián)合1枚經(jīng)頸螺釘和2枚單皮質(zhì)骨螺釘）和三釘組（假體輔助側(cè)方鋼板聯(lián)合3枚經(jīng)頸螺釘和2枚單皮質(zhì)骨螺釘）模型。3、在四組模型中，通過3D有限元分析方法橫向研究比較對照組、短釘組、長釘組和三釘組中整體、假體、鋼板、螺釘?shù)膽?yīng)力分布;在橫向研究的基礎(chǔ)上設(shè)立

2、縱向研究，即在對照組中固定遠(yuǎn)端柄長為8cm，分別設(shè)置近端柄長為1cm、2 cm、3 cm、4 cm、5 cm，觀察整體、股骨、假體的應(yīng)力分布。
　　方法:(1)選擇1例（40歲，70KG）健康男性影像學(xué)數(shù)據(jù)，將CT掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics10.0軟件進(jìn)行股骨初步三維重建，并以STL格式文件導(dǎo)出初步模型。將初步模型導(dǎo)入Geomagic Studio10.0軟件再次完善，建立完整全股骨模型，以IGES格式保存。將完整模型導(dǎo)入ANSYS

3、12.0有限元分析軟件，并在該軟件中建立股骨近端骨缺損模型和與之匹配的股骨近段骨干組配式假體簡化模型。(2)在模型中，利用ANSYS12.0有限元分析軟件模擬正常人行走周期中股骨承受的應(yīng)力峰值，對模型施加相同的載荷和邊界條件。通過分析計算，最終獲得整體、假體、螺釘和股骨的應(yīng)力分布。觀進(jìn)一步察并記錄目標(biāo)的Von Mises應(yīng)力、Z軸應(yīng)力和剪切應(yīng)力數(shù)據(jù)。
　　結(jié)果:(1)股骨近端骨干組配式假體適用于股骨骨干近端100mm以內(nèi)的區(qū)域。(

4、2)本次實驗通過有限元分析認(rèn)為:縱向觀察時固定遠(yuǎn)端柄長為8cm時，改變近端柄長長度對整體、假體及骨自身的應(yīng)力、應(yīng)變并無明顯影響，應(yīng)力主要集中在遠(yuǎn)端柄體的內(nèi)、外兩側(cè);(3)本次實驗通過有限元分析發(fā)現(xiàn)橫向觀察時按對照組、短釘組、長釘組和三釘組的觀察次序，在包括壓應(yīng)力、拉應(yīng)力、剪切應(yīng)力的應(yīng)力分析中，整體的應(yīng)力逐漸減小，假體的應(yīng)力略微增加，螺釘?shù)膽?yīng)力增加，骨體的應(yīng)力逐漸減少。三釘組的穩(wěn)定性要優(yōu)于長釘組，長釘組的優(yōu)于短釘組，短釘組的優(yōu)于對照組。<

5、br>　　結(jié)論:(1)股骨近端骨干組配式假體適用于股骨骨干近端100mm以內(nèi)的區(qū)域。股骨近段骨干組配式假體重建股骨近端骨缺損后符合股骨生物力學(xué)特點(diǎn)，能夠恢復(fù)了股骨完整性和應(yīng)力傳導(dǎo)。(2)本次實驗通過有限元分析認(rèn)為:縱向觀察時固定遠(yuǎn)端柄長為8cm時，改變近端柄長長度對整體、假體及骨自身的應(yīng)力、應(yīng)變并無明顯影響，應(yīng)力主要集中在遠(yuǎn)端柄體的內(nèi)外兩側(cè);在殘余髓腔長度允許的范圍內(nèi)，盡量使用長且粗的遠(yuǎn)端柄體以提高固定穩(wěn)定性。(3)本次實驗通過有限元分