比格犬股骨大段骨缺损髓内钉固定方案设计的三维有限元建模分析

背景:大段骨缺损现象时有发生,但目前假体如何设计尚由医生主观经验判断,有限元分析的出现有望改变这一局面,可以为临床医师实施手术提供技术支持,提高手术治愈率。目的:利用有限元分析研究植入体及髓内钉设计方案对比格犬大段骨缺损修复手术的影响。方法:基于比格犬CT图像数据建立其正常左侧股骨的三维模型。在此基础上建立大段骨缺损三维有限元模型,分别从锁钉粗细、锁钉数量、植入体长度及锁钉距截面中心的距离等方面,建立4组12个不同的实验模型(每组3个模型),通过有限元仿真分析,探讨术后髓内钉的力学结构特性,对比分析各模型的生物力学效果,得到最佳的设计方案。结果与结论:(1)第一组实验,锁钉直径为2.7 mm时,髓内钉应力最大值较其他2种模型小;(2)第二组实验,锁钉数量为4根时,髓内钉应力最大值较其他2种模型小;(3)第三组实验,植入体长度为20 mm时,髓内钉应力最大值较其他2种模型小;(4)第四组实验,锁钉距截面中心距离为30 mm时,髓内钉应力最大值较其他2种模型小;(5)提示髓内钉大小确定后,锁钉直径应选取髓内钉直径的一半左右为最佳,锁钉数量为4根、上下均2根为最佳,植入体长度应越短越好,锁钉距截面中心的距离尽可能远一点。