新型网状外固定支架固定胫骨平台骨折三维有限元分析

摘要

背景和目的:
　　胫骨平台骨折是一种比较常见的关节内复杂骨折,常由于高能量创伤所致,也可见于轻微创伤后的老年人。由于人口老龄化的加速,高速交通事故的增多以及建筑行业的发展等,严重胫骨平台骨折有增加的倾向。
　　目前对胫骨平台骨折的分类不一、治疗方法也多种多样;而对胫骨平台骨折的治疗,历来都是重点,也是难点,治疗不当容易导致创伤性关节炎、关节不稳以及关节功能障碍。最近数十年来国内外各学者所报道的对胫骨平台骨折的治疗方法及预后不尽相同,对其最佳治疗方案一直存有争议。切开复位坚强内固定由于广泛的软组织暴露造成的并发症也很高,近年来的文献均有这方面的报道。近年来外固定支架的应用及发展为这个问题提供了乐观的解决方案,其经皮复位固定、辅以关节镜等微创技术以使得高感染率及软组织并发症显著下降,但目前所使用的结合式外固定架设计较复杂,外形笨重,细张力固定针数量有限。基于以上原因,我们设计了一种含克氏针束网状支撑的新型外固定支架,既能够托起塌陷的骨折,使固定应力分散,又对骨折施行弹性固定,而达到生物学固定的作用。并已进行了离体生物力学测试,其力学性能优于对照的钢板螺钉组。尸体模拟手术进行外固定架安装及安全性评估表明了临床应用的可行性。
　　为了更好地评价新型网状外固定架的力学性能,并与离体标本生物力学研究相对照,设计是否合理,下一步如何改进和优化,本研究建立胫骨平台骨折三维有限元模型,以新型网状外固定支架及胫骨平台外侧锁定钢板固定,使用有限元方法对结果进行分析讨论,对外固定支架的设计进行评价。
　　方法:
　　选取一名年龄在20-30岁健康男性,普通X-ray摄片排除骨骼病变,应用螺旋CT扫描技术,获得胫骨中上段图像数据,使用Mimics10.01数字化三维医学影像交互式软件、ANSYS10.0有限元处理软件,建立正常胫骨平台三维有限元模型,并在此基础上建立胫骨平台骨折(41-B1型)模型;并根据支架及钢板螺钉数据建立新型网状外固定架和锁定钢板三维有限元模型,导入骨折模型,设定边界及载荷条件,进行生物力学分析。
　　结果:
　　初步建立了胫骨平台骨折和新型网状外固定架以及锁定钢板三维有限元模型,进行生物力学三维有限元分析,结果表明新型网状外固定架的设计符合生物力学原理,具有较好的强度、刚度和稳定性,能够满足对胫骨平台骨折固定的需要。
　　结论:
　　在采用螺旋 CT断层扫描影像技术获取的活体计算机数据基础上,建立胫骨平台三维有限元模型是有效可行的;本研究建立的胫骨平台骨折骨折(41-B1型)和新型网状外固定支架三维有限元模型逼真、客观,能真实反应其几何结构和力学属性;在国内首次以三维有限元的方法评价了胫骨平台骨折外固定架的力学特点,结果显示本外固定架的设计符合生物力学原理,其稳定性、强度和刚度可靠,能够应用于临床。

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中文摘要

英文摘要

第一章 胫骨平台骨折三维有限元模型的建立

引言

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

第二章 新型网状外固定支架的有限元分析

引言

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

第三章 结论

参考文献

文献综述

参考文献

硕士学位在读期间发表的文章：

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