锁定型接骨板生物力学数值模拟研究

发布时间：2017-09-25 13:47

  本文关键词：锁定型接骨板生物力学数值模拟研究

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【摘要】：锁定型接骨板用来固定股骨干横断形骨折，先前的一些研究试图确定最佳的螺钉位置和最优的螺钉数目来获得牢固的固定稳定性。本项目合作单位指出锁定板治疗骨折时，螺钉太密集易造成接骨板失效，螺钉数量太少时固定稳定性不足。本文针对不同的螺钉位置、螺钉数量对股骨-锁定板骨折内固定系统位移、应力分布的影响，进行生物力学数值模拟研究。 利用逆向工程、计算机辅助设计等技术构建股骨、12孔锁定型接骨板、锁定螺钉三维模型，在SOLIDWORKS2011中装配出股骨-锁定板内固定系统模型，模拟临床实际，将接骨板安装在股骨张力侧。 模拟临床实际中的股骨干中段横断形骨折，在ANSYS WORKBENCH13.0中对股骨-锁定板内固定系统三维模型赋予其边界条件、载荷条件、材料参数，设定接触及连接关系，划分网格后计算得出每种不同情况在轴向压缩力、扭矩加载下的股骨-锁定板系统、接骨板上的应力及其分布、查看股骨-锁定板系统变形，得出不同的螺钉位置、螺钉数量对股骨-锁定板系统位移、应力应变分布的影响。 不同的螺钉数量显著影响着股骨-锁定板系统的固定稳定性，数量越多固定稳定性越强，插入全部的螺钉能提供最强的固定稳定性，然而，过多螺钉的植入会导致应力集中在接骨板6、7螺钉孔中间的接骨板处，高频反复载荷下易导致接骨板失效。 不同的螺钉位置显著影响着股骨-锁定板系统的固定稳定性，较长的工作线路优于较短的工作线路，当接骨板跨越的骨折距离较短时，相对应的应变则较高，，内植物很容易因应力集中导致的应力疲劳而失效，然而较短的工作长度能获得高的固定稳定性。而当钢板跨越较长的骨折区域时，固定稳定性降低，但是该形变分散到较长的距离，从而降低了内植物的应变，提高了耐受疲劳失败的能力。
【关键词】：接骨板 生物力学 数值模拟 失效
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.01
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-7
• 第一章 绪论7-18
• 1.1 研究背景及课题意义7-11
• 1.2 接骨板的失效分类11-12
• 1.3 接骨板的失效分析12-17
• 1.4 课题来源及主要研究内容17-18
• 第二章 基于反求工程的股骨-锁定板系统三维建模18-28
• 2.1 股骨三维实体模型的建立18-24
• 2.1.1 股骨结构及其组成18-20
• 2.1.2 股骨三维实体模型的建立20-24
• 2.2 锁定接骨板三维实体模型的建立24-25
• 2.3 锁定螺钉三维实体模型的建立25
• 2.4 赋予材料参数25-28
• 第三章 轴向加载下股骨-接骨板系统数值模拟分析28-48
• 3.1 股骨-LCP 系统三维模型的建立28-29
• 3.2 施加边界条件和载荷条件29-31
• 3.3 轴向加载下股骨-LCP 系统位移分析31-40
• 3.3.1 螺钉位置对股骨-LCP 系统位移的影响33-37
• 3.3.2 螺钉数量对股骨-LCP 系统位移的影响37-40
• 3.4 轴向加载下股骨-LCP 系统应力分析40-48
• 3.4.1 螺钉位置对股骨-LCP 系统应力的影响41-44
• 3.4.2 螺钉数量对股骨-LCP 系统应力的影响44-48
• 第四章 扭矩加载下股骨-接骨板系统数值模拟分析48-53
• 4.1 扭矩加载下股骨-LCP 系统位移分析48-49
• 4.1.1 螺钉位置对股骨-LCP 系统位移的影响48-49
• 4.1.2 螺钉数量对股骨-LCP 系统位移的影响49
• 4.2 扭矩加载下股骨-LCP 系统应力分析49-53
• 4.2.1 螺钉位置对股骨-LCP 系统应力的影响49-50
• 4.2.2 螺钉数量对股骨-LCP 系统应力的影响50-53
• 第五章 结论与展望53-55
• 5.1 结论53-54
• 5.2 展望54-55
• 参考文献55-58
• 附录58-61
• 致谢61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 汪金平,杨天府,钟凤林,殷光义,兰玉平,杨小奇;股骨生物力学特性的有限元分析[J];中华创伤骨科杂志;2005年10期

2 刘建国，徐莘香;应力遮挡效应与骨折愈合的实验和临床研究[J];中华医学杂志;1994年08期

3 王之一,王美英,宋生彪,李建录;股骨骨髓腔的应用解剖[J];中国临床解剖学杂志;1993年02期

4 毛晓岗，赵均海，张国清，赵为公，耿介，孙家驹;股骨上段应力状态分析[J];中国临床解剖学杂志;1996年03期

5 陈希瑞;龚宪生;;基于ANSYS的股骨自适应再造仿真研究[J];中国生物医学工程学报;2007年02期

本文编号：917712