股骨骨折髓内钉置入内固定后1年骨愈合有限元模型的快速建立

作者：周江军; 朱治宇; 赵敏; 严亚波; 雷伟; 吕仁发; 余维涛; 张立; 陈荣剑

来源：中国组织工程研究, 2013, 17(39): 6926-6931.

DOI：10.3969/j.issn.2095-4344.2013.39.011

• 骨关节植入物
• 骨科植入物
• 有限元分析
• 生物力学
• 快速建模
• 股骨骨折
• 髓内钉
• 骨愈合模型
• 个体化
• 简化模型
• 其他基金

背景:当前判断内固定取出后正常站立情况下股骨是否断裂仅依靠X射线或CT数据。目的:通过有限元方法对股骨骨折髓内钉置入内固定1年取出内固定后的骨愈合模型进行分析,探讨该方法是否能判定内固定取出后骨折断端断裂。方法:运用Mimics、Geomagic Studio、Abaqus等软件采用快速个体化建模方法对股骨骨折髓内钉置入内固定1年取出内固定后的骨愈合多层螺旋CT数据进行模型快速建立,并采取4种方法处理模型,分别为不作模型简化;对骨愈合区以外的模型表面网格给予50%简化;对骨愈合区以外的模型表面网格给予20%简化;对骨愈合区以外的模型表面网格给予10%简化。对于以上4种模型进行有限元分析,施加3,9倍重力载荷和约束,观察米赛斯应力最大值及其所处部位。结果与结论:按照材料属性进行区别显示米赛斯应力的最大值及最小值,在不同应力载荷下,术后各类型材料的米赛斯应力最大值及最小值部位相同,各类型材料中,最大值均未位于骨折断端,不同方法的最大应力值部位相近,均在中远端1/4交界处,其中表面网格简化10%模型的数值偏倚小,网格处理、材料赋值及有限元分析运算时间最短。采用适当的个体化建模方法可以对骨折内固定取出后的骨折模型进行有限元分析,快速判断内固定取出是否导致骨折断端断裂。

• 单位
  第四军医大学; 西京医院; 解放军第184医院