6岁儿童骨盆有限元模型的构建和验证

采用儿童骨盆有限元模型是预测汽车侧面碰撞时儿童骨盆生物力学响应的重要方法。基于6岁儿童CT图像构建了含有真实肌肉形状的6岁儿童骨盆有限元模型,利用该模型重构了儿童尸体骨盆侧面碰撞试验,仿真计算得到的力位移曲线位于尸体试验数据通道内,吻合较好。仿真得到的粘性指数VC值曲线与6岁儿童尸体试验曲线趋势一致,说明了该模型的有效性。进一步研究了不同厚度缓冲材料对骨盆损伤的影响,发现缓冲材料确实能有效降低骨盆的损伤概率。所构建的模型具有较高的生物仿真度,可为儿童骨盆碰撞损伤的仿真研究提供可靠的工具。

有限元法分析不同内固定方法治疗复杂性骨盆骨折的力学稳定性

背景:切开复位内固定可用于不同类型骨盆骨折治疗中,有助于降低并发症发生率,但是其固定效果缺乏力学验证。目的:对不同内固定方法治疗复杂性骨盆骨折的力学稳定性进行有限元分析。方法:选择健康男性1名作为观察对象,采用64排螺旋CT常规扫描,层厚1 mm,获得二维CT数据,以医学数字成像、通信格式进行存储。利用Mimics、Geomagic studio及Abaqus软件完成志愿者骨盆有限元模型,建立复杂骨盆骨折有限元模型,分别置入3种不同的内固定器械,完成不同内固定方法治疗骨盆骨折的模型,内固定完成后模拟向骶骨施加500 N垂直负荷,计算相应的力学参数,比较不同内固定方法治疗复杂性骨盆骨折的力学稳定性。结果与结论:(1)志愿者CT数据下建模后,正常的骨盆三维有限元模型测量点a点位移为0.53 mm,应力负荷正常生理,并且骶髂关节受力位移与既往有限元生物力学分析相似,课题建立的有限元模型成功;(2)在模型加载500 N垂直负荷下,螺钉固定受最大应力为440.85 MPa,集中在复杂性骨盆骨折部位;重建接骨板最大受力为1 332.56 MPa,位于钉板结合部位;外支架最大受力为1 834.85 MPa,位于钉板结合部位;(3)在模型加载500 N垂直负荷下,螺钉固定应变、整体位移、分离位移值均低于重建接骨板和外支架(P<0.05);重建接骨板应变、整体位移、分离位移值均低于外支架(P<0.05);(4)提示3种内固定物相比,采用螺钉内固定治疗复杂性骨盆骨折能获得更优的稳定性;利用有限元分析能反映不同内固定方法治疗复杂性骨盆骨折力学的稳定性,临床治疗时应根据每位患者的实际情况选择合适的内固定方法,开展个体化治疗。