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模拟舟骨骨折术后内固定模型的有限元分析

作　者: 许军
导　师: 张朝跃
学　校: 中南大学
专　业: 外科学
关键词: 舟骨骨折有限元分析内固定
分类号: R687.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 15次
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内容摘要

目的：通过建立三个部位舟骨骨折及术后内固定的三维有限元模型并进行生物力学有限元分析和验证,为临床进一步诊治舟骨骨折提供一定的理论依据。方法：(1)获取健康成年女性的舟骨CT扫描的计算机数字图像数据,利用Mimics软件将图像坐标数据转换成ASCII格式的点云数据,并利用CATIA软件对点云进行处理,随后通过3D绘图软件(Pro/ENGINEER 5.0),按照点—线—面—体的方式建立舟骨的几何实体模型。然后导入有限元处理软件Ansysll.0建立舟骨有限元模型,并确定模型加载的边界条件和加载方式。(2)将健康舟骨模型表面定位,模拟舟骨三个部位骨折模型、轴向载荷加载,了解舟骨骨折模型在空心加压螺钉固定下的应力变化情况。(3)对于三个部位骨折模型,模拟空心加压螺钉内固定手术,验证内固定手术的可靠性结果：(1)所建舟骨的有限元正常模型共包含20768个节点,12499个四面体单元。(2)在所建舟骨模型的近端面加载25Mpa的载荷下,可以出现舟骨近端、腰部和远端三个部位骨折,产生的最大变形位移分别是0.022mm、0.084mm、0.023mm。(3)根据舟骨近端、腰部和远端骨折内固定术后的模型分析,在近端端面承受10MPa的载荷,最大变形位移约为0.002mm左右。结论：(1)所建正常舟骨模型外观逼真,所得数据和图像可以重复使用。(2)应用三维有限元分析模拟舟骨骨折证实腰部是舟骨骨折的好发部位,与临床上所见腰部骨折最常见相一致。(3)术后内固定模型验证舟骨骨折采用空心加压螺钉内固定固定牢靠,生物力学稳定性好。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
英文缩略词表  10-11
第一章前言  11-14
第二章几何建模  14-20
  2.1 建模材料及设备  14-15
    2.1.1 实验标本  14
    2.1.2 设备  14-15
  2.2 正常舟骨的几何建模  15-17
    2.2.1 舟骨CT图像扫描  15
    2.2.2 点云数据的获取  15
    2.2.3 点云数据的处理  15-16
    2.2.4 创建舟骨模型  16-17
  2.3 三个部位舟骨骨折模型的几何建模  17-18
  2.4 舟骨骨折的内固定术方法  18-19
  2.5 术后的几何模型创建  19-20
第三章有限元分析  20-32
  3.1 有限元分析简介  20-21
  3.2 有限元分析过程  21-24
    3.2.1 前处理  21-24
    3.2.2 求解  24
    3.2.3 后处理  24
  3.3 模拟三个部位舟骨骨折  24-27
    3.3.1 载荷与最大位移的关系  24-25
    3.3.2 舟骨近端骨折  25-26
    3.3.3 舟骨腰部骨折  26
    3.3.4 舟骨远端骨折  26-27
    3.3.5 小结  27
  3.4 内固定术后生物力学的稳定性模拟分析  27-32
    3.4.1 近端骨折内固定术后生物力学的稳定性分析  28-29
    3.4.2 腰部骨折内固定术后生物力学的稳定性分析  29-30
    3.4.3 远端骨折内固定术后生物力学的稳定性分析  30-31
    3.4.4 小结  31-32
第四章讨论  32-37
  4.1 仿真结论分析  32
  4.2 三个类型舟骨骨折有限元模型的建立  32-35
    4.2.1 损伤机制分析  33-34
    4.2.2 内固定手术的有效性分析  34-35
  4.3 有限元分析在骨科研究中的意义  35-36
  4.4 本研究的不足之处  36-37
第五章结论  37-38
参考文献  38-40
综述  40-53
  参考文献  50-53
致谢  53-54
研究生就读期间学术成果  54

模拟舟骨骨折术后内固定模型的有限元分析

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