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摘要
目的 研究由断骨(含骨痂)和骨板组成的长骨类骨折内固定系统中各组成部分刚度和应力的分布规律，提出骨折内固定植入物抗弯刚度确定方法。方法 基于线性弯曲理论与复合梁理论，构建由断骨-骨板组成的股骨干骨折内固定系统的力学模型，以基于人造股骨CT数据的有限元模型进行验证，建立长骨类骨折内固定系统应力和刚度的关系式。结果 通过计算分析得到的断骨抗弯刚度随骨痂弹性模量变化3个阶段(缓慢增长-快速增长-平稳增长)与实际骨骼愈合过程中3个阶段的情况相符，证明理论计算方法的准确性；进一步得到断骨-骨板组成的骨折内固定系统中性轴位置的变化规律，即提高(降低)骨板刚度可使中性轴位置向骨板中心轴靠近(远离);根据骨折愈合所需应力(0.72～0.80 MPa),得到骨板抗弯刚度的合理范围为0.99～4.20 kN·mm2。结论 骨痂弹性模量为0.03～7.00 GPa时，断骨抗弯刚度快速上升，是骨桥的生成阶段；骨痂弹性模量为7 GPa以上时，骨痂趋于成熟。基于本文的股骨模型，当骨板厚度为3.6～6.0 mm,且断骨弹性模量为3.0～13.5 GPa时，可使整个断骨截面受到有效的力学刺激。本文的股骨骨折内固定系统在骨桥的生成阶段，接骨板抗弯刚度为0.99～4.20 kN·mm2时，有利于骨愈合。
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