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目的通过有限元分析,初步评估股骨头部分置换术后股骨与内植物模型的应力分布和位移。 方法选择一名成年健康志愿者,获取股骨全长CT扫描数据,利用Mimics 20.0软件、Geomagic软件及UG NX 12.0软件建立股骨头缺血坏死模型,骨隧道切除股骨头坏死区域后装配设计开发的股骨头假体,模拟单腿站立环境进行有限元仿真模拟,获取股骨与内植物模型的应力分布和位移数据。 结果股骨应力分布主要集中在股骨颈下方和股骨干皮质骨两侧,最大应力为48.25 Mpa,最大位移为10.98 mm。内植物模型的应力主要分布在金属内植物主体结构下方,最大应力为147.2 Mpa,最大位移为9.58 mm。 结论股骨头部分置换后,假体头与股骨头曲率一致,应力传导模式与正常侧髋关节一致,但在假体头与茎部连接处发生应力集中,应重点考虑选择更大强度的材料。 相似文献
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目的比较三角支撑固定与Gamma钉固定股骨转子间骨折的生物力学特性。方法选用一名年龄40岁、身高172 cm、体重75 kg的健康成年男性志愿者提供的股骨CT影像数据, 通过Mimics 21.0软件及Geomagic 2013软件重建股骨实体化模型。利用UG 12.0软件建立EvansⅠ型股骨转子间骨折模型, 重建Gamma钉与三角支撑髓内钉模型并分别模拟股骨转子间骨折内固定手术。在Abaqus软件中, 模拟站立状态下Gamma钉与三角支撑髓内钉两种内固定模型并收集两者主钉、固定螺钉、骨质以及三角支撑髓内钉中支撑螺钉的应力峰值, 同时测量Gamma钉与三角支撑髓内钉固定骨折模型的最大位移。结果在1 200 N载荷下, 两种骨折内固定模型的应力峰值均位于主钉, 其中三角支撑髓内钉主钉的应力峰值为233.73 MPa, 较Gamma钉主钉的应力峰值(265.21 MPa)减少11.9%;固定螺钉的应力峰值均位于压力螺钉与主钉接触区域, 三角支撑髓内钉的应力峰值(138.86 MPa)较Gamma钉的应力峰值(180.75 MPa)减小23.2%;骨质模型的应力峰值均位于股骨近端内侧皮质,... 相似文献
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目的探讨股骨中下段骨折后内/外翻畸形愈合对膝关节应力分布与接触面积影响的生物力学研究。
方法选取正常成年男性志愿者,进行下肢CT薄层扫描和膝关节MRI成像,利用Mimics软件将CT和MRI图像配准后进行三维重建,建立一个正常下肢模型。在正常模型的基础上对骨和软组织进行位置调整,分别建立股骨中下段骨折残留3°、5°、10°内/外翻畸形愈合模型。然后在有限元分析软件Abaqus中计算畸形愈合对膝关节内外侧间室von Mises应力与接触面积。
结果成功建立了正常人下肢及膝关节模型,其形态结构基于下肢CT和MRI重建,与真实膝关节高度相似,并在其基础上建立了股骨远端1/3内/外翻畸形愈合模型。正常中立位内侧胫骨软骨的接触面积与最大应力是244.36 mm2,0.64 mpa,外侧则是196.25 mm2,0.76 mpa。与正常中立位相比,随着正常中立位至股骨内翻角度10°,内侧胫骨软骨接触面积与最大应力增大至264.61 mm2,1.16 mpa,相应的胫骨平台外侧逐渐减小至31.32 mm2,0.35 mpa。而随着正常中立位至股骨外翻10°,内侧平台软骨接触面积与最大应力逐渐减小至24.58 mm2,0.27 mpa,外侧胫骨软骨则逐渐增大至215.46 mm2,2.08 mpa。与正常中立位模型对比时,内侧软骨下骨应力,半月板应力大小与分布范围随着内翻程度增大逐渐增大,随着外翻程度增大逐渐减小。外侧软骨下骨与半月板变化趋势则与之相反。
结论股骨内外翻畸形对膝关节间室接触面积和应力分布有明显影响。股骨手术应尽力避免残留内外翻畸形,应早期治疗避免膝关节周围结构损伤,进而延缓膝关节炎的进展。 相似文献
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