简易外固定架自攻螺钉的三维有限元模型的初步建立及应用

目的：建立外固定架螺钉钻入胫骨干的三维有限元模型。方法：运用 Mimics软件,Pro/E,Geomagic Studio,Ansys Work－bench13成功建立胫骨螺钉装配体三维有限元模型,并施加轴向载荷,扭转载荷观察结果。结果：装配体共生成3 710个体网格,6 952个点,Von-Mises和Total Deformation应力云图显示轴向和扭转载荷螺钉的最大应力位于螺钉与皮质骨接触处,形变最大的位置在钉尾。结论：三维胫骨螺钉装配体有限元模型为螺钉与胫骨的应力的定量研究提供基础,为不同材料属性,不同载荷的螺钉的生物力学研究提供基础。     

股骨远端骨折髓内钉与锁定钢板内固定方式的有限元分析

目的模拟股骨远端骨折髓内钉与锁定钢板内固定,比较2种常用内固定的效果,并探索其对膝关节生物力学的影响。方法建立精确的膝关节三维有限元模型,在此基础上建立股骨远端A型骨折理想模型、髓内钉内固定手术有限元模型（Ⅰ型模型）和锁定钢板内固定手术有限元模型（Ⅱ型模型）。通过对多个关节屈曲度（0°、60°、90°、120°）的模型加载重力载荷来分析内固定物、关节软骨及半月板的应力变化和股骨远端最大位移等。结果Ⅰ、Ⅱ型模型的内固定物、关节软骨和半月板各有1个最大应力部位,最大应力峰值均出现在关节屈曲90°状态下。股骨远端位移峰值总体随着关节屈曲角度的加大而增加。同样屈曲角度下,胫骨平台软骨、半月板的最大应力值均大于股骨髁软骨,锁定钢板的最大应力值大于髓内钉,Ⅱ型模型的股骨远端最大位移值大于Ⅰ型模型。结论内固定方式有限元分析可以模拟膝关节不同运动状态下的受力情况,有效分析出不同模型中内固定物、关节软骨和半月板在不同运动状态下的生物力学特征。     

合并膝关节脱位的胫骨内侧平台骨折4种内固定方法的生物力学性能静态有限元分析

目的 对合并膝关节脱位的胫骨内侧平台骨折的4种内固定方法进行生物力学性能静态有限元分析比较,希望为I临床选择提供参考.方法 采用CT扫描技术,通过对Synbone人工骨结构的扫描,利用MIMICS软件重建胫骨近端的二维有限元模型,在此基础上制备骨折脱位型胫骨平台骨折4种内固定方法[内侧双钢板(MDP),双侧双钢板(BDP),外侧锁定钢板 拉力螺钉(LLP),内侧T型单钢板 拉力螺钉(MSP)]的三维有限元模型,最后用ANSYS软件进行力学数据分析.结果 4种固定方法的最大应力值在500、1000、1500 N3个垂直载荷强度下均依次为LLP＞MSP＞BDP＞MDP,LLP固定的最大应力值是其他3种固定方法的2.8～6.3倍.结论 MDP固定后的应力最小,其后依次为BDP与MSP,而LLP固定的应力最高.     

尺骨鹰嘴骨折后方与侧方钢板内固定的生物力学比较

目的：比较尺骨鹰嘴骨折侧方与后方钢板内固定的生物力学稳定性。方法：6具12侧防腐尸体肘关节标本,制备尺骨鹰嘴横行骨折模型。采用自身前后对照的研究方法,先后测量并记录后方及侧方钢板内固定及后方钢板内固定,2组在负荷下骨折线近、远骨折段之间的分离位移。结果：对照组（侧方钢板内固定）骨折端最大分离位移为2．8783±0．9031mm,试验组（后方钢板内固定）骨折端最大分离位移为2．1025±0．6701mm。配对t检验统计分析结果显示：相同载荷下,对照组与试验组的骨折断端最大分离位移具有显著性差别;对照组骨折端最大分离位移明显大于试验组（P＜0．05）。结论：相对于尺骨鹰嘴骨折侧方钢板内固定,后方钢板内固定具有更好的生物力学稳定性。     

聚己内酯半月板支架应力-应变特性的有限元分析

目的：分析聚己内酯（PCL）半月板支架在膝关节中的应力-应变特性,评估其作为植入材料的可行性。方法：通过磁共振成像（MRI）扫描志愿者膝关节获取平面图像数据,建立包括股骨、胫骨、腓骨、股骨髁及胫骨平台关节软骨、内和外侧半月板及韧带在内的完整膝关节三维有限元模型,通过计算胫骨平台的接触面积与既往文献对比验证模型的有效性;分别建立内侧半月板切除术后的膝关节三维有限元模型及PCL半月板支架替代后的膝关节模型;对比分析在1400N股骨轴向垂直压力下3种膝关节模型的半月板位移和接触压力变化以及股骨髁关节软骨和胫骨平台关节软骨的压缩应力变化。结果：在1400N股骨轴向压缩载荷下健康膝关节模型内、外侧半月板位移分别为0.83和1.76mm,PCL模型内、外侧半月板位移分别为1.15和2.20mm。在同等载荷下,健康膝关节在胫骨平台关节软骨内、外侧最大压缩应力分别为2.5和1.7MPa,在内、外侧股骨髁关节软骨最大压缩应力分别为2.7和2.1MPa。在内侧半月板完整切除模型,内、外侧胫骨平台关节软骨最大压缩应力较健康模型分别增加260.0%和311.7%;内、外侧股骨髁关节软骨最大压缩应力较健康模型分别增长214.8%和271.4%。而在将内侧半月板替换为PCL支架的模型中,内、外胫骨平台关节软骨最大压缩应力较健康模型分别增加8.0%和5.9%;内、外侧股骨髁关节软骨最大压缩应力较健康模型分别增加11.1%和4.8%。结论：PCL支架在膝关节三维有限元模型中具有较好的生物力学特性,能够降低半月板切除后股骨髁及胫骨平台关节软骨的应力,达到保护关节软骨的目的。     

下颌角骨折坚强内固定生物力学的三维有限元法分析

目的 采用三维有限元法分析下颌角骨折张力带固定与双列小型板内固定的稳定性.方法 选取健康成年志愿者1例,通过三维有限元法建立正常下颌骨模型,建立骨折线,制作内固定系统,并最终建立三维有限元模型,分析前牙咬合、双侧后牙咬合、左侧后牙咬合和右侧后牙咬合四种咬合方法两种内固定最大应力情况及骨折断端相对移位情况.结果 张力带内固定最大应力和双列小型板固定时的最大应力分别集中在钛板中断和钛板上侧的中段.在前牙咬合及骨折对侧后牙咬合时张力带最大应力低于双列小型板固定系统最大应力,张力带内固定前牙咬合及骨折对侧后牙咬合时骨折断端相对移位较大,超过0.15 mm安全移位阈值.结论 三维有限元模型建立下颌角骨折可信度较高,双列小型板固定生物力学分析稳定性高于张力带内固定方法,而张力带内固定治疗下颌角骨折需对患者咬合力的调整进行指导,稳定性也可达到安全范围.     

股骨颈骨折固定方法的生物力学研究

目的 探讨符合生物力学原理的股骨颈骨折的固定方法。 方法 比较四种股骨颈骨折的固定方法,用完整的生物力学实验测定各种固定方法在不同载荷下的头下沉位移和偏轴位移。结果 显示自行设计的低角度进针外固定支架在应力下的张开位移、头下沉位移和旋转角度均较小。结论 外固定支架为一种简单、有效、实用的固定方法,有一定的推广应用价值;固定穿针方向应沿压力骨小梁方向尽量贴紧股骨距低角度钻入才符合生物力学原理。     

锁骨中段骨折行钛制弹性钉髓内固定与重建钢板固定的有限元研究

目的:对锁骨中段骨折行钛制弹性钉髓内固定与重建钢板固定的有限元分析。方法:采用Mimic软件重建三维锁骨CT,构建无损锁骨、锁骨中段骨折,三维有限元模型分别为钛制弹性钉(TEN)与重建钢板。在Abaqus 6.9软件上对所建模型实施有限元分析,对锁骨远端250N轴向载荷及250N垂直载荷进行模拟,分析其最大应力与应力分布情况。结果:在轴向载荷状态下及垂直载荷下,TEN固定模型的锁骨远端轴向位移及垂直位置均明显大于无损锁骨模型与重建钢板固定模型;TEN固定模型的轴向载荷锁骨及垂直载荷最大应力均大于无损锁骨模型与重建钢板固定模型;重建钢板固定模型锁骨在垂直载荷下的应力分布与无损锁骨模型呈现出明显的差异性。结论:对锁骨中段骨折患者行TEN髓内固定治疗,其锁骨应力分布与正常锁骨接近,但TEN应力大;重建钢板固定稳定性好但存在遮挡效应,针对简单锁骨中段骨折可行TEN内固定治疗,术后注意避开过度锻炼及肩部持重。     

MIPPo技术下胫骨近端铃侧LCP锁定固定有限元模型设计

目的：设计胫骨近端外侧LCP锁定固定有限元模型,可以进一步用于生物力学研究及快速成形模型构建。方法：采集正常胫骨CT扫描DICOM数据,应用Catia软件建立胫骨上端几何模型,用Solidworks软件切割出模拟骨折线,再用特征建模的方法加入内固定模型,最后对模型进行力学有限元分析。结果：胫骨近端外侧LCP内固定有限元模型的设计可以根据模型不同部分赋值,模拟不同工况条件下内固定物的生物力学特点,具有先进性、科学性,直观性、且结果精确。结论：胫骨近端骨折外侧LCP内固定有限元模型可以摸拟不同条件对内固定物的生物力学影响,有限元法是研究骨科生物力学的有效方法,实验结果可以指导临床正确选用内固定物及内固定方式。     

儿童肱骨远端有限元模型的建立及力学分析

目的建立儿童肱骨远端有限元模型,并模拟肱骨轴向受力状态下应力分布,为肱骨的生物力学研究提供数值分析模型。方法通过CT扫描正常儿童右侧肱骨,获得连续断层图片,导入mimics13.1医学建模软件进行网格划分、材料属性赋值,生成有限元模型,应用有限元分析软件ANSYS10.0,约束边界条件,模拟肱骨轴向受力状态进行加载,得出肱骨远端有限元模型上的应力分布。结果建立的肱骨远端有限元模型节点共50364个、四面体单元29951个。肱骨在轴向载荷状态下应力集中主要位于髁上区,且尺侧应力集中现象较桡侧明显。结论应力分析结果解释了肱骨骨折好发于髁上区的原因,髁上区尺侧骨质的高应力是肱骨髁上骨折致肘内翻的基本生物力学因素。     

外置锁定钢板固定胫骨中段不同角度斜形骨折的有限元分析

目的 通过有限元分析方法探讨外置锁定钢板治疗胫骨中段不同角度斜形骨折的生物力学特点、有效性及可行性,从而为该手术方式的临床实践提供理论依据和数据参考。方法 采集1名成年男性健康志愿者的左侧胫骨CT数据,使用有限元软件重建出正常胫骨中段在上斜（骨折线在冠状面由前上向后下方向）及下斜（骨折线在冠状面由前下向后上方向）15°、25°、35°、45°时的骨折形态并行外置锁定钢板固定方式固定装配,并进一步在力学软件中进行网格属性设置、材料参数定义、设置边界条件和施加载荷,分析比较上斜、下斜不同角度时胫骨、接骨板及螺钉的应力分布及变化。结果在上、下斜不同角度下,胫骨应力最大值位置主要出现在骨折处、顶端皮质骨外壳区及底端皮质骨位置。接骨板应力最大值主要分布在第4、5个板孔附近,螺钉的应力最大值主要分布在第3、6个螺钉尾部。应力最大值随着角度的增加而增加。无论上斜、下斜两种方向的斜形骨折,应力最大值均接骨板>螺钉>胫骨;在接骨板位置固定的情况下,接骨板、螺钉最大应力值均是下斜骨折>上斜骨折。结论 对胫骨中段斜形骨折,外置锁定钢板在固定小角度（45°以下）的斜形骨折具有一定可行性,但对...     

外固定架和轴型皮瓣修复治疗胫骨开放性骨折23例的疗效分析

目的探讨胫骨开放性骨折的治疗方法和疗效。方法对23例胫骨开放性骨折进行外固定架和轴型皮瓣修复治疗。结果23例胫骨骨折术后胫骨开放性骨折均能很好的愈合。结论外固定架和轴型皮瓣修复治疗胫骨开放性骨折能明显提高胫骨骨折愈合率。     

骨盆后环微创螺钉的钉道设计及骨盆三维有限元分析

目的 收集测量骨盆后环解剖数据,设计微创螺钉的钉道,并通过建立骨盆有限元模型,进行三维有限元分析,为后续骶骨骨折及微创螺钉的研究设计打下基础。方法 测量20例健康志愿者骨盆数据,初步筛选确定骨盆后环微创螺钉的设计数据,并建立骨盆有限元模型,进行三维有限元分析,分别进行静态和动态力学加载,进行骨盆有限元模型验证。结果 完成健康志愿者骨盆CT数据测量后,对骨盆进行三维重建,并选择A、B、C 3条髂骨钉钉道,获取钉道A、B、C相关数据,测量结果显示:B、C钉道长度和宽度大于A钉道,钉道进钉点与软组织的距离较A钉道短。建立正常骨盆有限元模型后,静态力学加载结果显示,在施加500 N的外旋载荷下,骨盆受到的最大Von Mises应力为582.05 Pa;骶髂复合体处的受力为107.38 Pa;应变分布显示,在500 N的外旋载荷下,应变分布最大的部位在同侧骶髂关节软骨,对侧骶髂关节软骨和耻骨联合的应变次之。位移分布显示,在500 N的外旋载荷下,位移分布最大的部位在同侧髂骨,沿着同侧对侧方向,位移分布呈梯度降低。同侧髂前上棘处的位移最大为0.35 cm。动态力学加载结果显示,髂前上棘在Z轴方向的位移是1.5 mm,在X轴方向的位移是1.8 mm,在Y轴方向的位移是-0.2 mm。耻骨联合在Z轴方向的位移是0.8 mm,在X轴方向的位移是1.0 mm,在Y轴方向的位移是0.03 mm。Y轴,即沿冲击方向的位移最大。等效应力在耻骨支、坐骨、髂前上棘、骶骨、髋臼等骨折易发生处应力相对较大。随着冲击力的增加,骨盆受到的应力随着时间增大,冲击力下降,其应力也呈下降趋势。冲击力、应力、骨盆位移的最大值在10 ms处,即达到峰值力时候的冲击时间。在4 000 N和5 000 N的冲击力作用下,骨组织的应力超过了200 MPa,超过了其平均屈服强度,提示此时可能会出现骨盆骨折。结论 通过数据测量及分析,得出B/C钉道作为主钉道,A钉道作为辅钉道的设计合理;建立的骨盆有限元模型可作为后续骶骨骨折及内固定模型研究及对比研究的基础。     

胫腓骨骨折三种固定方式的临床疗效比较

目的 比较3种固定方法 治疗胫腓骨骨折的疗效.方法 分别采用外固定支架、AO加压钢板、交锁髓内钉治疗胫腓骨骨折患者,对比其疗效.结果 随访6-24个月,平均16个月.外固定支架组与交锁髓内钉组疗效间差别有统计学意义(P<0.05),加压钢板组与交锁髓内钉组疗效间差别有统计学意义(P<0.05),外固定支架组与加压钢板组疗效间差别无统计学意义(P>0.05).交锁髓内钉组和其余两组并发症发生率间差别有统计学意义(P<0.05).结论 交锁髓内钉可广泛应用于闭合性胫腓骨复杂骨折,且优于AO钢板及外固定支架,术后骨折愈合较为理想.AO钢板应慎用于胫骨中下1/3段复杂闭合性骨折,外固定支架对于开放性骨折是上述方法 的补充.     

多种固定方式在胫骨干骨折治疗中的应用与评价

目的 探讨Bastinni外固定支架,AO外固定支架,LC-DCP钢板,扩髓及不扩髓交锁髓内钉治疗胫骨干骨折的临床疗效,以及各型胫骨干骨折的固定方式选择.方法 对1998～2005年应用Bastinni外固定支架,AO外固定支架,LC-DCP钢板,扩髓及不扩髓交锁髓内钉治疗胫骨干骨折的临床疗效进行回顾性分析.结果 Bastinni外固定支架,AO外固定支架,LC-DCP钢板,扩髓及不扩髓交锁髓内钉治疗开放性胫骨干骨折平均手术103、67、113、152和107 min,平均出血272、231、203、390和216 mL,平均愈合7.2、6.7、7.4、6.9和6.3个月,优良率分别为67%、83%、75%、79%和78%;治疗闭合性胫骨干骨折平均手术97、66、114、142和103 min,平均出血233、247、198、398和223 mL,平均愈合时间为6.8、6.1、6.6、5.6和6.1个月,优良率分别为75%、83%、87%、94%和89%.结论 胫骨干骨折手术方式选择:在开放性骨折创面损伤大时选AO外固定架,闭合骨折选髓内钉或钢板治疗,选钢板时注意创面能用皮瓣覆盖,能容纳额外容量,对伴发颅脑损伤或胸腹外伤须缩短手术时间选择AO外固定支架.     

外固定架结合有限内固定治疗胫腓骨粉碎骨折

目的：探讨外固定架结合有限内固定治疗胫腓骨粉碎骨折的疗效。方法：以原创口为中心进行有限延长或另作小切口,显露骨折处,尽量达到解剖复位,用螺钉及克氏针将复杂骨折变为简单骨折,牵引复位,保持复位情况下,做胫骨前内侧切口,行单侧多功能外固定支架固定。结果：术后均达解剖复位,骨折愈合时间为17—24周,平均21周。18～27周解除外固定支架,平均24周。结论：外固定架结合有限内固定治疗胫骨粉碎骨折,可以获得较好的骨折端复位,为治疗胫骨粉碎骨折的较好方法。     

旋转加压式外固定架的研制和临床应用

目的：通过旋转加压式外固定架生物力学的研究及其临床应用，评价其应用价值，方法：用尸体胫腓骨４对，造成中段斜形骨折模型，随机用外固定架和６孔加压钢板固定，在ＷＪ－１０Ａ型试验机上测试。同时用外固定架治疗胫腓骨骨折患者３６例，随访时间最长２年半，最短１年，平均１８月，其中２９例得到随访。结果：生物力学测试外固定架组承受的平均最大破坏载荷（ＭＬＦ）为２１３０Ｎ，而加压钢板组为１９７０Ｎ，两者差异显著（Ｐ     

外固定架结合有限固定分期治疗 SchatzkerⅥ型胫骨平台骨折的临床分析

目的 探讨应用组合式外固定架结合有限切开内固定分期治疗SchatzkerⅥ型胫骨平台骨折的临床效果。方法 选择2010年1月～2013年6月解放军第三○六医院收治的SchatzkerⅥ型胫骨平台骨折患者13例,采用Ⅰ期跨关节组合式外固定架撑开,3～4周后Ⅱ期改用组合式外固定架结合有限切开螺丝钉内固定治疗。对患者治疗效果进行分析。结果 随访6～18个月,平均12个月,所有患者骨折全部愈合,平均愈合时间5．1个月,平均拆除外固定架时间7．8个月。其中1例出现针道感染。膝关节功能按照Rasmussen评分标准：优6例、良5例、可2例,优良率84．6％。结论 组合式外固定架结合有限切开内固定分期治疗胫骨平台骨折,软组织并发症少,手术操作简单,膝关节功能恢复满意,是治疗复杂胫骨平台骨折的一种有效方法 。