髋臼前柱顺行拉力螺钉固定钉道的设计及有限元分析

摘要：

目的 利用CT三维重建和逆向工程技术,探讨个性化顺行髋臼前柱拉力螺钉固定治疗髋臼前柱骨折的最优钉道,并在标本进行有限元验证.方法 获取1位健康成年男性志愿者骨盆CT薄层扫描数据,将原始Dicom格式数据导入Materialise Mimics Innovation Suite 16.0软件进行骨盆三维重建,截取半个髋骨数据并以.stl文件格式存储.根据拉力螺钉的几何尺寸及力学参数,在Solidwoks 2012软件中绘制出螺钉模型,螺钉直径为7.3 mm,长度120 mm,导入Geomagic2014软件进行光顺及去噪处理;用UG Imageware 12.0软件将髋臼前柱和拉力螺钉进行装配,设计出几何钉道,与“in-out-in”钉道、自由钉道在髋骨标本上验证.将钉道模型数据导入Ansys 12.0软件,建立骨性结构的有限元模型,定义上部躯体重力负荷(分别为600 N、1 200 N、2 400 N),测定未置入螺钉及置入直径为120 mm螺钉时半骨盆和螺钉的Von Mises应力峰值和形变量,最后确定最优钉道.结果 分别加载600 N、1 200N、2400N的力至正常髋骨和按几何钉道、“in-out-in”钉道及自由钉道置入螺钉后的髋骨,随着给予载荷力的加大,髋骨所受应力及髋骨形变量逐渐加大,其中置入螺钉后的髋骨所受应力稍高于正常髋骨,按几何钉道和“in-out-in”钉道螺钉置入螺钉的髋骨所受应力相差不大,而按自由钉道置入螺钉的髋骨所受应力较前两者明显增加,各组中髋骨形变量无明显差别.分别加载600 N、1 200N、2400 N的力至按几何钉道、“in-out-in”钉道及自由钉道置入螺钉后的髋骨时,随着所给载荷力的加大,螺钉所受应力及形变量逐渐加大,其中按几何钉道置入的螺钉所受应力较按“in-out-in”钉道及自由钉道置入的螺钉所受应力明显减小,按“in-out-in”钉道置入的螺钉所受应力最大.结论 通过有限元分析与验证,几何钉道中螺钉发生应力集中和位移均较小,虽然力学稳定性较“in-out-in”钉道稍差,但手术操作容易、安全、损伤小,是髋臼前柱骨折置钉的良好通道.

关键词：髋臼、骨折、有限元分析、骨螺丝

所属期刊栏目：37

分类号：TP391;R78;R683.3

在线出版日期：2017-03-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：276-283