肱骨内植物材料选择及预紧力影响的参数化研究

摘要：

背景：目前，关于肱骨及接骨板的生物力学研究较多，但甚少将两者组合为一个骨折固定模型并将材料及预紧力作为参数进行研究。<br>　　目的：通过带接骨板的肱骨骨折有限元模型的生物力学仿真，比较不同接骨板和螺钉材料、预紧力对举重过程中接骨板及螺钉失效可能性的影响，以及对骨折应力遮挡效率的影响。<br>　　方法：利用肱骨点云数据和接骨板及螺钉几何数据进行装配，得到带接骨板的肱骨骨折有限元模型，将举重动作逆向动力学仿真得到的关节力和肌肉力作为有限元仿真的载荷边界条件。采用相同的有限元模型进行参数化研究，比较不同接骨板和螺钉材料及预紧力对接骨板、螺钉、骨折缝及其周围肱骨应力变化的影响。<br>　　结果：相同预紧力下，采用不锈钢材料接骨板和螺钉的应力大于钛合金和钛材料，即采用不锈钢材料接骨板和螺钉失效的危险性大于钛合金和钛材料；采用不锈钢材料时肱骨的应力遮挡率大于钛合金和钛材料；采用相同材料时，增加预紧力会导致接骨板和螺钉的应力增加，但会减小肱骨的应力遮挡率。<br>　　结论：接骨板和螺钉的材料属性及预紧力大小等因素均对接骨板、螺钉以及骨的应力分布有一定影响。本文建立的分析方法同样适用于其它部位骨折固定的应力分析。

关键词：肱骨骨折、有限元分析、逆向动力学仿真、参数化

分类号：R68;R6

资助基金：国家科技支撑计划项目2012BAI22B01

在线出版日期：2014-03-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：35-39