有限元法在研究絕經(jīng)婦女骨質(zhì)疏松性股骨頸骨折上的應(yīng)用.pdf

1、目的:
　　應(yīng)用有限元法對絕經(jīng)婦女骨質(zhì)疏松性股骨頸骨折進(jìn)行分析，探討股骨頸骨折發(fā)生的原因與受傷時(shí)體位及受力大小之間的相關(guān)性。
　　方法:
　　選取一患有骨質(zhì)疏松癥的絕經(jīng)婦女，行影像放射學(xué)檢查和臨床檢查排除相關(guān)疾病后對股骨頸行螺旋CT斷層掃描。提取數(shù)據(jù)導(dǎo)入醫(yī)學(xué)圖像軟件Mimics生成股骨頸三維實(shí)體模型，光滑處理和網(wǎng)格劃分后導(dǎo)入Patran前處理軟件生成骨的四面體單元。最后對模型單元材料屬性進(jìn)行設(shè)定并導(dǎo)入有限元模型構(gòu)建軟件

2、中。使用ABAQUS有限元分析軟件分析，利用股骨有限元模型結(jié)合有限元分析軟件計(jì)算不同體位時(shí)股骨頸的應(yīng)力分布情況，分析不同壓力下股骨頸區(qū)的應(yīng)力變化情況及不同載荷下股骨頸區(qū)的應(yīng)力變化情況。
　　結(jié)果:
　　①所構(gòu)建的骨質(zhì)疏松絕經(jīng)婦女股骨頸三維有限元模型共包括51,072個(gè)實(shí)體單元，32126個(gè)線單元，總計(jì)共12934個(gè)結(jié)點(diǎn)。模型包含了接觸非線性，幾何非線性兩種結(jié)構(gòu)的非線性類型。
　　②獲取了股骨頸在不同外展角度位時(shí)股骨頸區(qū)

3、的應(yīng)力變化情況，分析二者之間的相關(guān)性。
　?、墼诘蜎_擊載荷作用下,高應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)在股骨頸附近區(qū)域,隨著載荷的增加,破壞區(qū)域從單純的骨股頸區(qū)域擴(kuò)展到了小轉(zhuǎn)子外下側(cè)的股骨干區(qū)域。所以在低沖擊載荷作用下股骨頸區(qū)域容易骨折，當(dāng)患者有骨質(zhì)疏松癥時(shí)尤為明顯。股骨頸在受到1836.04N的沖擊載荷作用后，股骨頸下部是應(yīng)力響應(yīng)的敏感區(qū)域,隨著與沖擊區(qū)域距離的增加,應(yīng)力響應(yīng)逐漸變小,除股骨近端1/3處外其他各處響應(yīng)均迅速下降。應(yīng)力值隨著沖擊載荷的增大

4、而增大,1836.04N時(shí)最大應(yīng)力區(qū)均集中在股骨頸的下側(cè)面,但當(dāng)沖擊載荷達(dá)到2058.32N時(shí)最大應(yīng)力區(qū)超出頸部區(qū)域，出現(xiàn)在小轉(zhuǎn)子外側(cè)的股骨干上,且應(yīng)力分布峰值區(qū)域變大。所以當(dāng)暴力增大后，骨折部位逐漸由股骨頸部轉(zhuǎn)向粗隆部。
　　結(jié)論:
　　所構(gòu)建的絕經(jīng)婦女質(zhì)疏松性股骨頸三維有限元模型仿真度高，反映了股骨頸真實(shí)的解剖形態(tài)及生物力學(xué)行為。分析比較不同體位下應(yīng)力在股骨頸的應(yīng)力分布以及承載能力，有助于我們了解絕經(jīng)婦女骨質(zhì)疏松性股骨頸