改良的儿童股骨近端解剖型锁定板的有限元分析

摘要

目的：
　　儿童股骨粗隆下骨折是一种发病率较少的重度骨损伤,其治疗方法主要分为非手术治疗和手术治疗两种方法。对于手术治疗，我科于2007年设计了专门用于儿童股骨粗隆下骨折的儿童股骨近端解剖型钢板，通过实体生物力学以及初步临床应用，发现以下问题：骨折解剖复位后出现移位、术后骨折再次移位，虽然移位程度较轻可以接受，但是为了进一步完善，针对上述问题我同学拟将儿童股骨近端解剖板改进成儿童股骨近端解剖型锁定板。但由于锁定板的锁定钉的固定方向是一定的，儿童股骨上端的解剖形态存差异，在临床上股骨近端的螺钉存在不能全部同时打入股骨近端以及股骨颈的情况。以及解剖板解剖部螺钉孔间距狭小不适合做成8字型的联合钉孔，于是本课题拟把钢板解剖部钉孔改良成2个锁定孔和一个普通孔，直行部为锁定孔。这样一共有三种组合方式。然后建立儿童股骨粗隆下骨折的三维有限元模型并模拟儿童股骨近端解剖型锁定板螺钉系统固定，使用有限元方法对其进行生物力学测试并分析结果，指导螺钉钢板系统的设计。
　　方法:
　　健康发育儿童自股骨头上方起由近端向远端垂直于股骨纵轴，对两侧股骨上段进行螺旋CT扫描，获取用于建立三维有限元模型的相关资料，使用Mimics12.11数字化三维医学影像交互式软件、Abaqus6.9有限元处理软件，建立股骨粗隆下骨折模型，并根据螺钉钢板数据建立改良的儿童股骨近端解剖型锁定板螺钉系统三维有限元模型，导入骨折模型，设定边界及载荷条件，进行生物力学分析，得出骨折端界面的应力、应变值并进行分析。
　　结果:
　　建立了儿童股骨粗隆下骨折的三维有限元模型和儿童股骨上端解剖型锁定板、普通螺钉、锁定钉三维有限元模型，分别得出三种组合的螺钉钢板的应力分布图，最大应力值，应力集中区域。
　　通过对改良后的钉板系统的3种组合在三种加载情况下的应力图以及数据分析认为:对于非锁定钉:错误!未找到引用源。组合1非锁定钉的钉帽处应力分布较少且均匀，但应力主要集中在与骨皮质交界处。组合2、3主要集中在螺钉的中远部。错误!未找到引用源。无论哪种组合锁定钉的应力主要集中在钉板交接面上，以直行部最远端的螺钉应力最高。中间部位的锁定螺钉应力分布较均匀。错误!未找到引用源。钢板的应力主要集中在其近端解剖形部分和远端直行部分相交处。错误!未找到引用源。三种组合的综合应力在不同的加载方式下存在差异。
　　结论：
　　1.建立的儿童股骨粗隆下骨折和儿童股骨近端解剖型锁定板、普通加压螺钉、锁定螺钉的三维有限元模型逼真、客观。对拟改进的钢板螺钉系统的力学属性进行了系统分析，对实体钢板螺钉系统的改进有明确的指导作用。
　　2.拟改良后的三种钢板螺钉系统组合在不同载荷下综合应力存在差异,每种组合各有所长。均能达到稳固的固定效果。
　　3.儿童股骨粗隆下骨折钢板螺钉内固定应尽量应用解剖型锁定板，考虑到儿童股骨上端的解剖学差异，如果钢板近端三颗锁定钉不能同时打入股骨近端，改良后儿童股骨近端锁定板通过试验证明可行。

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引言

一 建模材料

1 实验标本

2实验设备

3 实验软件

4 拟设计的儿童股骨解剖型锁定板的介绍

二 实验方法

1儿童股骨粗隆下骨折三维有限元模型的建立

2.儿童股骨粗隆下骨折三维有限元模型的建立

3.改良后的儿童股骨近端解剖型锁定板三维有限元模型建立及

实验结果

1.构建了包含软骨和骨骺的正常儿童股骨近端三维有限元模型

2.加载后锁定板及螺钉系统的应力值及应力分部

讨论

1.有限元法在骨生物力学研究的应用

2.本研究的有限元模型的评价

3.拟改良后的儿童股骨近端解剖型锁定钉板系统的优点

4. 拟改良后的儿童股骨近端解剖型锁定钉板系统应力分析及改良建议。

5.本研究的局限性和展望

第二部分 结 论

参考文献

综述

参考文献

成 果 目 录

致谢