基于有限元仿真的骨板结构生物力学分析

目的骨板内固定是临床治疗骨折的一种常见方式,但骨板断裂失效问题时有发生。对临床上常用的5种结构骨板进行有限元仿真,分析结构对骨板应力分布影响。方法共收集50例骨板,根据结构可分为应力分散型、梯形加压型、中部实体加强型、钉孔直型分布和钉孔偏心分布5种类型。从5类骨板中各选取1块,逆向工程建立三维模型,并在SolidWorks中进行归一化处理。基于已验证的股骨模型,建立股骨干横行骨折骨板内固定模型,骨折端有3 mm骨缺损。

不同对线情况下大腿截肢者健侧膝关节的接触特性分析

目的下肢截肢者骨关节疾病的发病率远远高于健全人,而假肢对线对截肢者的下肢生物力学具有重要影响,不合适的对线容易引发下肢关节疾病。本文以单侧大腿截肢者为研究对象,旨在通过对不同假肢对线情况下截肢者健侧膝关节内部接触特性的分析研究,解释截肢及不当对线引发膝骨关节炎的机理,并提出假肢对线的合理建议。方法通过15例健全人及10例大腿截肢者的步态实验,分析了截肢者在不同对线条件下行走时的下肢运动及地面反力,并与健全人的数据进行比较。选取几种具有显著性差异的对线情况下的地面反力作为载荷,以下肢胫骨和股骨角度作为边界条件,加载到膝关节三维有限元模型。选取地面反力的两个峰值时刻进行不同对线情况下关节内部接触特性的分析。结果截肢者膝关节内侧的最大应力、接触力及接触面积均大于健全人。健全人在地面反力第一峰值时刻内侧接触力、接触面积均大于外侧,第二峰值时刻内侧接触力、接触面积均小于外侧,而截肢者在两个峰值时刻内侧接触力、接触面积均大于外侧。接受腔对线内收导致截肢者膝关节内侧应力、接触力、接触面积均明显增大,而接受腔对线外展会相应的减小膝关节内侧应力、接触力及接触面积。结论膝关节内侧的长期过载可能是导致截肢者健侧膝关节骨关节炎发病率显著高于健全人的一个重要原因。接受腔内收的对线条件可能会大大增加膝骨关节炎的风险。在临床假肢装配中,应注意避免接受腔过度内收。