正常掌指关节三维有限元模型的建立及生物力学分析

作者：康永强; 吴永伟; 马运宏; 顾珺; 徐鹏; 惠涛涛; 芮永军^*

来源：中华手外科杂志, 2019, (05).

• 掌指关节
• 有限元分析
• 应力
• 三维重建
• 数字化骨科

目的 建立精确的第二至五掌指关节三维有限元模型,模拟不同载荷状态下第二至五掌指骨应力分布。方法 选择健康男性志愿者1例,对右手进行64排螺旋CT扫描,利用Mimics 17.0软件对其进行数据提取,重建出第二至五掌指骨及软骨关节的模型,对模型进行修饰组装后以iges格式导入Hypermesh13.0软件中进行网格划分,导出BDF格式文件。最后导入MSC.Patran/Nastran 2012软件中,沿着指骨纵向分别施加10、20、30、40、50 N荷载,分析掌指骨应力分布情况。结果 建立了高精度掌指关节三维有限元模型,模型共计40 070个节点,178 903个四面体单元；掌指骨、软骨关节均采用实体单元网格。随着载荷的增加,掌指骨应力峰值变化范围约0.64～8.65 MPa,第四掌指骨的整体应力要明显高于其他掌指骨,其中第三掌指骨所受应力最小。结论 采用Mimics和MSC.Patran/Nastran软件建立的有限元模型精确度较高,可以较好地模拟掌指关节生物力学特性,可用于生物力学分析实验。

• 单位
  无锡市第九人民医院; 苏州大学