ANSYS疲劳分析在接骨板选型评估中的应用

目的 通过对比股骨远端接骨板中A型、B型锁定加压接骨板(locking compression plate, LCP)的疲劳强度,为测试其弯曲强度及疲劳性能时对接骨板选型提供理论评估方法。方法 通过对不同类型接骨板进行弯曲强度性能测试与疲劳性能测试,再结合ANSYS Workbench对接骨板总变形、von Mises应力及疲劳使用寿命进行有限元分析。结果 A型接骨板疲劳强度比B型接骨板高30.7%,A型接骨板应力比B型接骨板要低,A型接骨板最低疲劳使用寿命比B型接骨板要高17%。结论 A型接骨板的疲劳性能比B型接骨板良好,故A型接骨板的失效可能性比B型接骨板的可能性要低。研究结果为测试新研发的两种接骨板各种性能时对不同接骨板选型辅助提供参考。     

新型与传统锁定加压接骨板固定股骨干骨折的生物力学比较

目的对比股骨干骨折治疗采用的新型与传统锁定加压接骨板(locking compression plate,LCP)的生物力学性能,为选择更有效的接骨板提供理论依据。方法对接骨板进行弯曲强度与疲劳测试,再结合ANSYS Workbench对接骨板变形、应力及寿命进行有限元分析。结果新型LCP平均弯曲屈服载荷与弯曲强度均为传统LCP的1.4倍,新型、传统LCP平均循环次数分别为106次与47 091次,使用寿命相差33.8%。结论使用新型LCP固定股骨干骨折失效可能性小于传统LCP,新型LCP拥有更有效的生物力学稳定性。     

6钉式桥接组合式内固定系统治疗胫骨干骨折的仿真研究

目的采用仿真手段,研究6钉式桥接组合式内固定系统(OBS)固定骨折时最合适的断端间钉距,为其治疗骨折时螺钉固定位置提供理论依据。方法选择1例35岁男性胫骨干斜形骨折患者64排螺旋CT机0.5 mm间隔的进行连续断层扫描图像,存为医学数字成像与通信(DICOM)文件。基于人体胫骨CT数据,建立5 mm、10 mm、15 mm共3种不同断端间钉距6钉式OBS固定胫骨干骨折的医学装配模型,运用有限元法,在500 N静压力载荷和约束条件,计算不同断端间的变形与应力分布。结果成功计算出3种不同断端间钉距时的变形量与模型应力状态。6钉式不同断端间钉距的断面间位移量分别为0.520 mm、0.758 mm、0.948 mm,不同断端间钉距的骨上最大应力分别为318.54 MPa、244.50 MPa、573.50 MPa。结论综合考虑下6钉式OBS断端间钉距取10 mm时力学性能最好。在使用其治疗骨折时,断端间钉距无论是过大还是过小都会影响治疗效果。     

螺钉间夹角对桡骨远端不稳定骨折接骨板应力影响仿真研究

目的比较4种螺钉间夹角排布对治疗桡骨远端不稳定骨折的术后掌侧接骨板应力分布情况,并找出最优固定角度。方法选取1例健康男性志愿者,对其左手桡骨分别建立含骨折断面和骨痂的桡骨远端不稳定骨折的三维有限元模型。掌侧锁定钢板远端螺钉间夹角分别采用0°、5°、10°、15°。选择竖直提起重物情况作为生理载荷和约束条件,在竖直方向施加100 N的载荷,模拟手臂提起重物的情况,并计算分析出4种不同螺钉排布角度情况的应力分布。通过比较4种排布方式,选择出其中应力最小的排列方式。结果螺钉间夹角0°～15°时最大应力分别为580.06 MPa、493.13 MPa、594.38 MPa和604.20 MPa。在螺钉间夹角5°的情况下竖直提起重物,掌侧锁定钢板上的最大应力小于其他螺钉间夹角排列方式。结论增加远端头部螺钉夹角角度确实能降低接骨板的局部应力。采用螺钉间夹角5°的排列方式可以有效地防止掌侧锁定接骨板应力集中,提高掌侧锁定接骨板使用寿命。