轴向应力作用下的舟骨有限元分析

目的 快速、准确建立舟骨有限元模型,分析其轴向应力下的力学分布.方法 采用美国GE LightSpeed VCT(64排螺旋CT)对健康志愿者1例(男性,24岁,无腕部疾病史)扫描获取CT扫描图像,将12具尸体标本与Instron Model 1011型力学试验机相连接,扫描压敏图像,得到腕关节的受力面积和应力分布,通过CT扫描图像数据对腕部进行三维有限元建模,计算并分析舟骨受轴向压力作用下正常腕部载荷传递及接触应力的分布.将此实验数据及以往文献数据与有限元模型的数据进行对比以验证有限元模型的精确性.结果 本模型构架了包括桡骨以及近端掌骨的腕部整体三维有限元模型,共有节点73 588个,单元39 7344个;桡舟关节面受力面积约为153.35 mm2,应力大小约为54.28 MPa,最大应力约为2.72 MPa,桡舟关节面受力面积约为90.00 mm2,受力大小约为45.72 MPa,最大应力约为3.45 MPa,舟骨载荷传递及关节接触应力分布情况与实验数据相接近.结论 所建模型结构完整,空间结构准确,轴向压力作用下加载模拟形象、逼真,客观反映舟骨三维解剖形态结构和生物力学特点,本模型可以较好地模拟舟骨以及腕关节载荷传递与接触应力的分布情况.

Finite element analysis in scaphoid bone under action of axial stress