骨折復位內固定器結構及應用研究.pdf

1、本文以新型具有內漲式自鎖作用的骨折復位內固定器IS型髓內針為研究對象，在充分研究骨折固定的各種方法和國內外研究現狀基礎上，提出基于有限元方法進行髓內針結構及其應用研究框架。通過建立髓內針和股骨的三維模型和有限元本構模型，并將骨骼模型與髓內針模型進行組合裝配，運用有限元方法分析這種內固定器具體應用時的性能。 研究首先建立股骨三維有限元模型。本文采用基于CT圖像進行骨組織三維重建模型的方法。將股骨的CT斷層掃描圖像導入三維重建軟件中

2、，建立受損組織的三維實體幾何模型，通過網格劃分功能進一步將三維實體模型進行面網格的劃分。將劃分好的面網格以與有限元分析相匹配的格式輸出，在有限元分析軟件中，將面網格轉化為體網格后輸出體網格文件。通過賦予三維模型的材質，從而可以得到較為準確的三維物理模型。 其次分析了IS型髓內針的主要特性。此髓內針的一大特點是采用了Ni-Ti形狀記憶合金為材料，由于其熱恢復特性，使得內固定器結構簡單，很大程度上減輕病人的痛苦。并且從物理特性、抗腐

3、蝕性、生物相容性等幾方面詳細分析了形狀記憶合金的材料特性和形狀記憶效應，分析了其作為內固定器材料的優(yōu)勢。最后簡要分析了髓內針的生物力學性能。 最后，運用有限元方法分析了IS型髓內針的力學性能。分析了形狀記憶合金這種特殊材料的本構模型，在此基礎上建立起有限元模型，詳細介紹了模型的理論求解方法。借助有限元分析軟件Abauqus6.7，分析了股骨與髓內針組合后的模型，和髓內針模型的力學性能--在加載條件下的應力與應變曲線。分析結果表明