有限元分析在骨骼肌肉系统模型材料特性研究中的应用

人体骨骼复杂的几何形状和边界条件使得通常的力学实验手段很难精确地对其进行研究.基于CT及MRI的有限元分析法可高度模拟人体结构与材料特性,对实验条件高度仿真,建立直观形象的三维图像,准确反映局部与整体信息,显示出极大的优越性,为骨科疾病病因、病理及手术治疗的临床研究提供了有力支持.建立高质量的有限元模型是进行力学分析研...     

动力髋螺钉与股骨近端防旋髓内钉治疗骨质疏松性股骨转子间骨折的有限元比较研究

目的 建立骨质疏松性改良Evans分型Ⅲ型股骨转子间骨折的有限元模型,比较动力髋螺钉(DHS)和股骨近端防旋髓内钉(PFNA)内固定在不同表观骨密度和载荷下的生物力学特性. 方法 选择1例改良Evans分型为Ⅲ型的老年股骨转子间骨折患者,男性,年龄为75岁,身高172 cm,体质量为70 kg.对患者股骨中上2/3段进行CT扫描,建立骨折模型并予虚拟复位,分别在此模型上搭载DHS(模型Ⅰ组)和PFNA(模型Ⅱ组)两种内固定物.每组分别考虑7种表观骨密度(70％、80％、90％、100％、110％、120％、130％的表观骨密度)及3种载荷(0.5、1.0、3.0倍体质量)下的受力情况,共有42种工况.比较各种条件下两组固定模型的股骨Von Mises应力峰值、内固定物Von Mises应力峰值及股骨单元失效率. 结果 在同一载荷下,模型Ⅰ组股骨及内固定物所承受应力、股骨单元失效率均大于模型Ⅱ组,差异有统计学意义(P＜0.05);同一模型随着载荷的增加,股骨及内固定物所承受的应力、股骨单元失效率均上升,差异有统计学意义(P＜0.05).在3.0倍体质量载荷、70％表观骨密度下,模型Ⅰ组和模型Ⅱ组的股骨最大应力值分别为84.702、38.986 MPa,内固定物最大应力值分别为952.557、580.134 MPa,股骨单元失效率分别为3.25％、7.99×10-3％. 结论 对于骨质疏松性改良Evans分型Ⅲ型股骨转子间骨折,PFNA固定较DHS固定具有明显的生物力学优势,固定强度更好,且不易导致内固定失效.