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1.
目的通过有限元分析法对比双螺栓固定系统与克氏针张力带固定系统固定髌骨横形骨折模型的稳定性。方法基于膝关节CT扫描数据,采用Mimics、Patran及Solidworks软件分别建立双螺栓与克氏针张力带固定髌骨横形骨折的有限元模型,采用Abaqus软件模拟屈膝90°髌股关节作用力600 N,分别对两个模型进行力学加载,分析位移及应力分布情况。结果螺栓系统固定治疗髌骨横形骨折时,螺栓与螺母相对最大位移为0.02396 mm,骨折端的最大接触应力值为47.57 Mpa,骨折端的最大等效应力57.40 MPa,螺栓的最大等效应力值为119.9 MPa;克氏针张力带固定治疗髌骨横形骨折时,克氏针相对最大位移为0.01338 mm,钢丝相对最大位移为0.00857 mm,骨折端的最大接触应力值为26.24 Mpa,骨折端的最大等效应力71.34 MPa,克氏针的最大等效应力值为63.1 MPa,钢丝的最大等效应力值为272.2 MPa。螺栓及克氏针张力带均存在应力集中现象,但最大应力值均小于屈服强度。结论双螺栓固定系统与克氏针张力带固定系统均能够用于髌骨横形骨折的治疗,螺栓固定的骨折端加压力更强,应力更为分散,克氏针张力带系统钢丝应力更为集中。  相似文献   

2.
目的 建立枢椎齿突Ⅱ型骨折螺钉固定的三维有限元模型,分析不同材料螺钉内固定对齿突Ⅱ型骨折术后稳定性的影响。 方法 通过CT扫描获取枢椎的空间结构信息,建立其三维有限元模型。模拟齿突骨折螺钉固定术后的受力情况,比较镁合金、钛合金两种材料螺钉固定下骨折端前后位移和骨折面及螺钉所承受的应力大小。 结果 (1)所建枢椎有限元模型外形逼真,几何相似性好,共包含为 32929个四面体单元、59265 个结点;(2)头部后伸、前屈活动时,钛合金螺钉最大应力分别为42.3MPa、 62.8 MPa,上骨折端最大位移分别为0.028mm、0.040 mm,;镁合金螺钉最大应力分别为33.6 MPa 、52.1  MPa,上骨折端最大位移分别为0.036mm、0.056mm。 结论 应用CT 扫描获取枢椎空间结构信息建立的枢椎模型可用于生物力学实验,两种材料的螺钉固定枢椎齿突II型骨折时其最大应力均小于其材料的屈服强度,骨折端应力镁合金组大于钛合金组。  相似文献   

3.
目的探究动力髋螺钉(DHS)的两种手术方式(DHS联合空心钉和DHS联合股骨颈内侧板)治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折的生物力学优缺点。方法建立采用3种内固定方法治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折的有限元模型。分别为单独使用DHS内固定、DHS联合空心钉固定、DHS联合股骨颈内侧板固定,并建立正常股骨模型用于与前3个模型对比分析。在相同边界及载荷条件下比较以下结果:4个模型的股骨颈内侧(股骨头下缘至股骨距到小转子的位置)的等效应力分布;3个内固定模型的内固定物的最大等效应力值;4个模型股骨头断端最大位移。结果股骨颈内侧等效应力分布最接近正常股骨的模型是DHS联合股骨颈内侧板,单纯DHS固定的模型和DHS联合空心钉固定的模型在股骨颈内侧的等效应力集中值大于正常股骨模型,分别为53.57 MPa和26.72 MPa。股骨头骨折断端总位移:单纯DHS固定模型的位移是4.01 mm,DHS联合空心钉固定模型的位移是1.73 mm,DHS联合股骨颈内侧板固定模型的位移是1.68 mm。DHS内固定物最大等效应力由大到小分别是:单独DHS固定为101.07 MPa,DHS联合空心钉固定为38.19 MPa,DHS联合股骨颈内侧板固定为22.69 MPa。结论DHS联合空心钉与DHS联合内侧板手术方式都优于单独DHS固定的手术方式。DHS联合空心钉固定能在股骨头位移相对较小的情况下维持较高的股骨颈应力,适合于股骨颈内侧相对完整及未出现粉碎骨折的患者;DHS联合内侧板可以更好地重建股骨力线,更适合于股骨颈内侧皮质处有粉碎骨折的患者。  相似文献   

4.
目的总结双枚空心钉“8”字形张力带钢丝内固定治疗髌骨骨折的方法、优缺点、手术适应症和禁忌症。方法回顾性分析研究8例髌骨横行骨折患者采用双枚空心钉“8”字形张力带制丝内固定的疗效。结果经6个月~3年随访,所有8例患者骨折均顺利愈合,其中:优5例,良2例,可1例。结论在生物力学方面双枚空心钉“8”字形张力带钢丝固定力量强、具有初始加压作用;其成小比镍钛记忆合金聚髌器低,比克氏针“8”字形张力带钢丝高:对髌骨横行骨折治疗效果妤;但由于两枚空心钉吃骨量人,故最佳手术适应症为髌骨横行骨折,严重粉碎性髌骨骨折为手术禁忌症。  相似文献   

5.
目的总结双枚空心钉"8"字形张力带钢丝内固定治疗髌骨骨折的方法、优缺点、手术适应症和禁忌症.方法回顾性分析研究8例髌骨横行骨折患者采用双枚空心钉"8"字形张力带钢丝内固定的疗效.结果经6个月~3年随访,所有8例患者骨折均顺利愈合,其中优5例,良2例,可1例.结论在生物力学方面双枚空心钉"8"字形张力带钢丝固定力量强、具有初始加压作用;其成本比镍钛记忆合金聚髌器低,比克氏针"8"字形张力带钢丝高;对髌骨横行骨折治疗效果好;但由于两枚空心钉吃骨量大,故最佳手术适应症为髌骨横行骨折,严重粉碎性髌骨骨折为手术禁忌症.  相似文献   

6.
目的通过三维有限元法对"阳性支撑"和"阴性支撑"两种非解剖复位内固定Pauwels Ⅲ型头下型股骨颈骨折进行生物力学比较,并为临床应用提供理论参考。方法将25岁男性青年健康股骨CT数据及PH螺钉数据导入相关软件,分别建立Pauwels Ⅲ型头下型股骨颈骨折的"阳性支撑"和"阴性支撑"两种非解剖复位三维模型,再通过PH螺钉系统行内固定。应用有限元分析法在相同加载和约束条件下模拟"单腿站立"、"行走"两种工况。评价和比较"阳性支撑"组和"阴性支撑"组骨折端最大位移、股骨最大应变、内固定最大应力等指标。结果在两种工况下,骨折端最大位移"阳性支撑"组和"阴性支撑"组在"单腿站立"、"行走"两种工况下分别为0.87 mm和1.38 mm,股骨最大应变分别为1.27 mm和1.98 mm,1.77e~(-2)和2.47e~(-2),1.89e~(-2)和2.12e~(-2),内固定最大应力分别为304.47 Mpa和359.03 Mpa,362.24Mpa和391.52 Mpa。结论本研究通过有限元分析方法证实了Yechiel Gotfried复位理论适用于Pauwels Ⅲ型头下型股骨颈骨折该型骨折,"阳性支撑"复位较"阴性支撑"复位具有生物力学优势。  相似文献   

7.
背景:骨折块间的静力加压作用由内固定本身(如张力带钢丝和螺钉)产生,而动力加压作用在关节屈曲时产生。髌骨横行骨折张力带固定方法的力学强度和稳定性方面优势明显,但尚缺乏对这些内固定方法的静力和动力加压作用的量化对比研究。目的:观察目前4种髌骨骨折内固定方法的动力和静力加压作用的强度变化及其临床意义。方法:选择新鲜牛髌骨制作相同横行骨折模型,随机分成4组,钢丝组用改良张力带钢丝固定技术固定,钢缆组用改良张力带钢缆固定技术固定,螺钉组用单纯加压螺钉内固定技术固定,空心螺钉组采用空心螺钉+张力带钢丝联合固定。进行骨折固定前,于骨折块间放置富士压力敏感膜,用以测量内固定后骨折块间的压力,即静力和动力加压强度。每组骨折固定模型再分别进行以下两种力学测试:1固定完成后即拆除内固定,取出压力敏感膜。2完成内固定后,使用材料试验机,对样本进行3点弯曲试验(5 000 N载荷),模拟膝关节弯曲时产生的骨折块间动力加压作用,而后取出压力敏感膜。使用prescale FPD-8010E压力分布图系统软件对每个取出的压力敏感膜进行测量,获得骨断端间的平均压力,并进行统计学分析,比较各组骨断端间的静力和动力加压强度。结果与结论:钢丝组骨折块间的平均静力加压强度显著低于钢缆组、螺钉组和空心螺钉组(P0.05)。5 000 N载荷下动力加压后,钢丝组与钢缆组、螺钉组和空心螺钉组相比较具有相似的骨断端间压力强度(P0.05)。钢丝组的动力加压强度高于其静力加压强度(P0.05)。结果证实,比起改良张力带钢丝固定技术,使用钢缆或螺钉可以更显著的增加骨断端的静力加压强度,但同时也削弱了骨断端的动力加压作用。  相似文献   

8.
背景:骨盆髋臼骨折治疗的关键是精确的骨折复位和稳定的内固定。 目的:分析比较3种髋臼横断骨折双柱内固定手术的生物力学特性,找到固定效果最好的双柱内固定手术方法。 方法:建立各向异性的骨盆髋臼横断骨折模型,通过对最大位移、最大等效应力等评价指标的有限元综合分析,比较分析双柱螺钉、前柱螺钉后柱钢板、双柱钢板等3种双柱内固定方法在站立位置的生物力学性能差异。 结果与结论:有限元分析双柱螺钉固定最大位移1.827 mm,最大等效应力26.589 MPa;前柱螺钉后柱钢板固定最大位移2.080 mm,最大等效应力106.04 MPa;双柱钢板固定最大位移2.987 mm,最大等效应力200.37 MPa。3种双柱内固定方法稳定性最好的是双柱螺钉固定,最后是双柱钢板固定。   相似文献   

9.
目的 研究LISS-DF治疗股骨远端骨折近端螺钉不同固定方式对应力分布规律的影响,寻找符合生物力学原理的固定方式,为临床应用提供理论依据.方法 在ANSYS9.0软件中建立LISS-DF钢板固定股骨远端骨折(AO/OTA33-A3型)的实体模型和有限元模型.在近端螺钉不同单、双皮质固定方式下,通过模拟生理应力做轴向加载实验并进行有限元计算和分析.结果 1、3孔单2、4孔双皮质固定时,近端螺钉最大应力值在不同固定方式中最小为24.21975Mpa,位移值为0.131424um与其它固定方式相当且均较小,说明该固定方式可以取得较好的力学效果.结论 近端螺钉靠近骨折端处双皮质固定,其余螺钉间隔单双皮质固定时,可以减少应力集中现象,得到更好的把持力,使固定更牢固,从而降低固定失败的风险性.  相似文献   

10.
目的评估锁定钢板固定股骨干骨折时不同螺钉布局对股骨干骨折内固定系统稳定性的影响,为股骨干骨折内固定系统螺钉布局的临床研究提供指导。方法针对4组螺钉的3个参数化水平进行正交试验方案设计,分别对9组不同螺钉布局的股骨干骨折内固定系统进行生物力学有限元分析,得出各组试验的4项考察指标:接骨板最大等效应力、螺钉最大等效应力、股骨最大等效应力及内固定系统最大轴向位移,并利用权矩阵分析方法进行正交试验数据分析。结果不同组别螺钉参数对内固定系统稳定性的影响权重不同,4组螺钉参数中对内固定系统稳定性影响的最大权重分别为13.86%、7.57%、7.53%及5.91%。结论正交试验中螺钉布局的最佳方案为第1组螺纹孔不固定螺钉,第2组螺纹孔固定单皮质螺钉,第3、4组螺纹孔固定双皮质螺钉。  相似文献   

11.
目的 比较不同长度锁定螺钉固定桡骨远端骨折的术后稳定性及不同时期骨痂和远端螺钉的应力分布情况,为桡骨远端骨折螺钉长度的选择提供生物力学依据。方法 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,并用掌侧锁定钢板和不同长度锁钉固定,通过赋予骨痂不同材料属性来模拟骨折术后不同时期。分析术后不同时期骨痂和远端螺钉的应力分布情况,同时根据骨折断面最大轴向位移计算整个固定系统的压缩刚度。 结果 对于相同轴向载荷,75%长度以上单皮质螺钉固定时压缩刚度与双皮质螺钉固定相比基本无差异;术后早期骨痂处最大应力随着螺钉长度增加逐渐变小;术后中后期远端螺钉最大应力随着螺钉长度增加逐渐变大,远端双皮质螺钉应力最大。结论 采用75%长度以上单皮质锁钉固定桡骨远端不仅可以达到早期稳定性,同时也避免伸肌腱并发症的发生。  相似文献   

12.
目的 应用有限元分析技术探究3枚空心钉联合Y型内侧支撑钢板治疗青壮年Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折的生物力学特性,为临床应用提供参考。方法 采集股骨三维CT,建立青壮年Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折三维模型;建立3种内固定模型(3枚空心钉、3枚空心钉联合1/3管型内侧支撑钢板及3枚空心钉联合Y型内侧支撑钢板),通过有限元分析模型,对不同内固定方式所对应的内固定应力分布及峰值,内固定与股骨的位移分布及峰值进行分析。结果 3种内固定方式下内固定应力均分布于股骨颈骨折断端周围,3枚空心钉内固定应力峰值为40.98 MPa,3枚空心钉联合1/3管型内侧支撑钢板固定时空心钉、钢板及配套螺钉应力峰值分别为28.92 MPa、22.58 MPa、51.13 MPa,3枚空心钉联合Y型内侧支撑钢板时空心钉、钢板及配套螺钉应力峰值分别为29.66 MPa、45.50 MPa、63.65 MPa。3种内固定方式中股骨的最大位移均集中在股骨头顶端,3枚空心钉、联合1/3管型支撑钢板、联合Y型支撑钢板固定股骨位移峰值分别为0.93 mm、0.68 mm及0.60 mm,内固定位移峰值分别为0.87 mm、0.65 mm及0.56 mm。结论 对于青壮年Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折,3枚空心钉联合Y型内侧支撑钢板内固定的生物力学性能优于单纯3枚空心钉及3枚空心钉联合1/3管型内侧支撑钢板,是值得推荐的固定方式。  相似文献   

13.
背景:股骨颈骨折的传统固定方式为3枚空心螺钉倒三角固定,对于未达到解剖复位的股骨颈骨折的最优固定方式尚无定论。目的:基于有限元分析法比较空心钉固定不同复位条件下头下型股骨颈骨折的生物力学性能。方法:选取一名健康成年男性股骨近端CT数据重建三维模型,进行头下型骨折造模,将骨折模型分为解剖复位组、髋内翻组、髋外翻组,各骨折模型组均分出3个亚组,用标准组、螺钉压低组、螺钉抬高组进行转配,于髋臼顶向股骨头施加垂直向下1 400 N的应力,观察不同固定方式下股骨及内固定物的位移和应力分布,对比股骨和固定物的应力和位移最大值。结果与结论:(1)解剖复位时,标准组、螺钉压低组、螺钉抬高组固定物应力峰值分别为41.35,31.27,43.32 MPa,螺钉抬高组的股骨应力峰值最大(28.58 MPa),股骨的位移峰值标准组最大;(2)髋内翻时,3个亚组的应力均相对分散且均匀;标准组的股骨应力峰值最小,但位移峰值最大,固定的稳定性可能不佳;螺钉压低组股骨的位移峰值最小;(3)在髋外翻时,螺钉压低组出现明显的螺钉应力集中,且位移峰值为3个亚组中最大,出现in-out-in现象;螺钉抬高组螺钉的应力峰值为3...  相似文献   

14.
目的 基于有限元方法研究空心螺钉不同角度固定对后踝骨折的生物力学影响,确定空心螺钉的最佳固定方式。方法 采用CT图像重建包含胫骨、腓骨、距骨以及相应软骨和韧带的踝关节有限元模型,在验证其有效性基础上建立1/2后踝骨折模型,分析空心螺钉不同固定方式对后踝骨折固定模型的生物力学影响。结果 与螺钉0°、5°、10°、20°固定相比,螺钉15°固定时模型位移最小。螺钉15°固定时,螺钉应力比螺钉5°、10°、20°固定模型小,比螺钉0°固定模型大。但螺钉0°固定时,踝关节接触应力峰值比正常踝关节接触应力峰值大得多,易造成创伤性骨关节炎。结论 空心螺钉治疗累及关节面不超过1/2的后踝骨折安全有效;螺钉以不同角度固定时,模型的位移和应力不同。螺钉固定角度为15°时生物力学稳定性最好,可用于指导临床手术。  相似文献   

15.
刘俊俊    付建国    柳威  朱剑   《中国医学物理学杂志》2021,(7):893-897
目的:运用有限元分析,探讨三角稳定固定系统对股骨颈骨折的生物力学特性。方法:选取1名健康青年志愿者,获取其股骨CT影像学资料,构建股骨三维模型及股骨颈骨折三维模型。运用Ansys12.1有限元分析软件,模拟人体直立情况下正三角、倒三角稳定固定系统对内固定物应力分布、骨折处位移的影响。结果:正三角内固定、倒三角内固定模型的股骨头最大等效应力接近,倒三角内固定模型的内固定物最大等效应力低于正三角内固定。正三角内固定、倒三角内固定模型的股骨近端、内固定物最大位移接近。结论:正三角、倒三角稳定固定系统的股骨头最大等效应力、股骨近端最大位移、内固定物最大位移接近,倒三角内固定模型的内固定物最大等效应力更低。 【关键词】三角稳定固定系统;股骨颈骨折;生物力学;有限元分析  相似文献   

16.
目的 评估长钢板和逆行经皮拉力螺钉内固定治疗髋臼后柱骨折的生物力学稳定性。 方法 利用有限元建模软件建立逆行经皮拉力螺钉(A)和长钢板(B)固定髋臼后柱骨折模型,模拟站立位和坐位,以相同的加载方式对两种模型进行三维有限元分析。 结果 在站、坐位时,髋臼后柱骨折髋臼处最大应力(A分别为12.35 MPa、3.30 MPa;B分别为9.75 MPa 、2.87 MPa)、最大位移(A分别为0.45 mm、0.38 mm;B分别为0.44 mm、0.32 mm)及骨折线上各节点位移均数(A分别为0.404±0.049 mm、0.341±0.020 mm;B分别为0.381±0.055 mm、0.300±0.019 mm)均为A>B,A、B间差异具有明显差异。 结论 长钢板固定髋臼后柱骨折较逆行经皮拉力螺钉具有较好的力学稳定性。  相似文献   

17.
目的探讨股骨颈骨折闭合复位空心螺钉内固定术后不同股骨颈前倾角对股骨近端力学分布的影响,为临床中内固定术解剖复位的重要性提供生物力学依据。方法采用16层螺旋CT扫描正常成人髋关节数据,基于三维重建软件和CAD软件,分别建立Pauwells角为70°的股骨颈骨折空心螺钉内固定术后前倾角为0°、5°、10°、15°、20°的股骨近端三维有限元分析模型,对所有模型施加人体缓慢行走时的载荷和约束,观察不同模型间股骨近端结构应力分布的变化。结果当前倾角未改变时(10°模型),股骨所受应力、产生的位移及发生的等效应变最小,股骨近端最大应力值为1.7 MPa,产生的位移为1.1 mm。随着前倾角的增大或减小,股骨近端所承受的有效应力及产生位移呈逐渐增大趋势。当前倾角为20°时,股骨近端及螺钉所受应力最大;当前倾角为0°时,股骨近端产生的位移及发生的等效应变值最大。股骨近端应力集中的部位由股骨距区域转移至头颈交界处的外上方。3枚空心螺钉承受的应力较周围骨组织高,最下方螺钉承受的应力较上方两枚螺钉明显增高。结论股骨颈骨折闭合复位空心螺钉内固定术中恢复前倾角达到解剖复位至关重要;股骨颈骨折术后生物力学因素的改变可能在术后股骨头坏死中起一定作用。  相似文献   

18.
目的 建立LISS-DF治疗股骨远端骨折近端螺钉不同单双皮质固定的三维有限元模型,并进行初步生物力学分析.方法 提取CT图片相关数据,利用自行编写程序生成命令流文件,建立完整股骨以及16个不同LISS-DF治疗股骨远端AO分型33-A3型骨折的实体模型(钢板和股骨不接触、螺钉分别固定于钢板和股骨),进行网格划分.分析不同载荷作用下完整股骨和LISS钢板近端螺钉全双皮质固定治疗骨折的模型受力状况.结果 建立了相关的有限元模型.不同载荷作用下,LISS钢板近端螺钉全双皮质固定模型和完整股骨的应力集中均位于股骨颈内侧和股骨干外侧中下1/3处.相同载荷作用下,LISS钢板近端螺钉全双皮质固定模型的股骨颈部最大等效应力值略减小,股骨干最大等效应力值明显减小.结论 研究建立的三维有限元模型,为应用LISS治疗股骨骨折的生物力学分析提供了良好的实验平台和基础.从生物力学角度而言,LISS-DF近端螺钉全双皮质固定为治疗股骨远端复杂骨折的有效方法.  相似文献   

19.
掌侧逆行固定治疗腕舟骨腰部骨折三维有限元分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
目的 建立腕舟骨腰部骨折掌侧入路螺钉逆行固定与顺行固定的三维有限元模型,分析对比逆行固定与顺行固定术后的生物力学稳定性,为逆行固定提供生物力学依据.方法 通过CT扫描获取尺桡骨远端、各腕骨与掌骨近端的空间结构信息,利用三维有限元软件建立腕舟骨腰部骨折模型.接着以临床手术操作为参照,建立不同角度螺钉逆行固定模型以及将螺钉置于腕舟骨轴线的顺行固定术后的三维有限元模型.模拟腕舟骨腰部骨折螺钉内固定术后的受力情况,比较分析逆行固定不同螺钉内固定位置骨折端水平位移和螺钉所受最大应力大小,并与顺行固定模型对比.结果 在所有逆行固定模型中,螺钉在腕舟骨轴线上时螺钉所受应力最小、骨折端水平移位最小.在所有模型之中,顺行固定模型螺钉所受最大应力最小、骨折端水平移位最小,且与逆行固定螺钉在腕舟骨轴线时的模型非常接近.结论 逆行固定时将螺钉置于舟骨轴线时模型最稳定,而当螺钉置于舟骨轴线上时,逆行固定与顺行固定生物力学稳定性未见明细差异.  相似文献   

20.
背景:髓内钉及锁定钢板治疗肱骨近端骨折在临床中应用广泛,但其内固定方式选择尚未达成共识。目的:通过有限元分析比较髓内钉与锁定钢板治疗两部分及三部分肱骨近端骨折的生物力学稳定性。方法:收集1名志愿者肱骨CT数据,导入Minics 21.0、Geomagic Wrap、SoildWork 2017及Abaqus 2021中,建立两种内固定方式治疗两部分及三部分骨折的有限元模型,分别为A组(髓内钉固定两部分骨折)、B组(锁定钢板固定两部分骨折)、C组(髓内钉固定三部分骨折)、D组(锁定钢板固定三部分骨折),对比分析肱骨及内固定物的应力分布、位移程度及其最大值。结果与结论:(1)A组模型中肱骨的最大应力及最大位移值最小,D组模型中肱骨的最大应力及最大位移值最大,锁定钢板组应力主要集中在肱骨头内侧下方及螺钉孔区域,而髓内钉组应力主要集中在骨折线周围及肱骨外科颈外侧下方区域,两者位移分布无明显差异,主要集中在肱骨远端;(2)A组模型中髓内钉的最大应力值最小,D组模型中锁定钢板的最大应力值最大,两种内固定的最大应力均主要集中在肱骨距螺钉及与内固定连接处,锁定钢板的应力云图分布集中,而髓内钉的应力云图...  相似文献   

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