CF-PEEK骨板的彎曲性能測試和對骨折愈合過程的有限元模擬.pdf

1、使用內(nèi)接骨板愈合骨折是骨外科一種典型的方法。目前，內(nèi)接骨板主要采用金屬材料，但金屬材料模量比骨的模量高很多，會引起“應(yīng)力遮擋”，影響骨折愈合過程和愈合后骨的強(qiáng)度，愈合結(jié)束，骨板取出后，由此引起的原骨折區(qū)再次骨折的幾率甚至高達(dá)20﹪。已經(jīng)證明，碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料(CF/PEEK)是一種理想的植入材料，并有透X光等優(yōu)點，已經(jīng)被應(yīng)用于制作心臟瓣膜和椎間融合器等產(chǎn)品，但短碳纖維增強(qiáng)PEEK材料制作骨板及其對骨折愈合效果的報道很少。

2、 本文注射成型出碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮內(nèi)接骨板實物，然后根據(jù)骨板的外形設(shè)計了直接測試骨板彎曲力學(xué)性能的裝置，并推導(dǎo)出撓度計算方法，采用四點彎曲實驗方法直接測試了骨板的彎曲性能。實驗結(jié)果表明：CF/PEEK骨板的彎曲強(qiáng)度能滿足實際受力情況的要求。 本文采用ANSYS軟件，建立骨折-骨板-螺釘-自然骨三維有限元模型，對比分析了在人體靜立和三倍體重載荷狀態(tài)下，不同材料脛骨骨板對骨折愈合三個愈合期的骨折-骨板-螺釘-自然骨的受力情況的影響

3、。有限元模擬計算的結(jié)果表明：四種不同彈性模量的骨板都會在骨折部位產(chǎn)生應(yīng)力遮擋的現(xiàn)象，即應(yīng)力遮擋現(xiàn)象是必然存在的；在靜立狀態(tài)下，在愈合初期和后期，CF/PEEK骨板比金屬骨板分別降低應(yīng)力遮擋率9﹪和16﹪左右；植入金屬骨板后，在自然骨內(nèi)產(chǎn)生的最小應(yīng)變小于Frost提出骨骼“力學(xué)穩(wěn)定性理論”理論的第一閥值(50με-200με)，使局部骨吸收快于骨形成，與金屬骨板臨床上引起的骨折不愈合、螺釘脫出和再次骨折等現(xiàn)象相符合；而植入CF/PEEK骨