不同屬性建模方法對股骨近端有限元分析影響的研究.pdf

1、目的:
　　對比不同屬性建模方法對股骨近端有限元分析的影響，從而得出較優(yōu)的建模和賦值方法，為股骨近端有限元分析提供參考依據。
　　方法:
　　由股骨近端標本經CT薄層掃描得到的DICOM文件，導入交互式醫(yī)學影像控制系統(tǒng)軟件中重建出三維股骨近端模型，根據不同方法賦予模型不同材料屬性后，導入有限元分析軟件，在相同邊界、約束和載荷條件下進行有限元分析，對比不同模型應力和位移情況。
　　結果:
　　1、利用醫(yī)學數字

2、成像和通信（DICOM）技術的橋梁作用，將CT圖像數據完整傳輸至個人電腦，經MIMICS10.0軟件處理數據后實現數字化三維立體成像，并通過 Hypermesh10.0軟件優(yōu)化模型表面網格，最終成功建立精確的股骨近端三維有限元模型。
　　2、CT灰度賦值建模法中，2、400份材料模型應力、位移數據折線圖較其他組模型離散，由擬合曲線可知，當分配材料數目<10份時，有限元計算結果平均誤差變化比較大，說明材料劃分不可過簡或過細。因此，當

3、材料數目取10份時較為理想，可以在保證計算精度的前提下減少計算量，加快運算速度。
　　3、CT灰度賦值法所建模型有限元計算結果顯示股骨頭內的應力集中于股骨頭壓力線骨小梁、股骨頸、股骨距及骨干骨皮質上，此方法建立的模型其應力分布符合股骨近端內部生理構造及生物力學；二分骨賦值法建立的模型，不論是股骨頭還是股骨干，其應力均明顯集中于皮質骨，未按正常生理結構分布，形成明顯的“骨包殼”現象。且路徑顯示二分骨賦值法所建模型應力過度欠平緩，表現

4、出明顯的“臺階”現象。
　　4、對于鉭棒+股骨頭缺血壞死模型，CT灰度賦值法所建模型有限元分析結果顯示鉭棒尖端應力較大，但皮質骨、松質骨以及鉭棒應力在交界處過度平緩，在鉭棒與骨接觸部位存在應力承接，起到支撐作用。二分骨賦值法所建模型應力仍集中于骨皮質上，骨松質及鉭棒棒尖應力被骨皮質遮擋，應力較小，有明顯的“骨包殼”現象，這樣的建模和賦值方法無法準確地描述模型實體，影響有限元分析結果，也影響到手術方式、植入體材質的選擇、植入體構型設