2.0 mm和2.5 mm直径螺钉固定钛合金尺骨冠突假体稳定性的有限元分析

摘要

目的 比较直径2.0 mm与2.5 mm螺钉固定基于正常人群肘关节形态而完成的3D打印钛合金尺骨冠突假体的力学稳定性。方法 通过对正常骨性结构的成年受试者的肘关节进行CT扫描并行三维重建后设计尺骨冠突假体,分别模拟使用直径为2.0 mm及2.5 mm的螺钉进行固定。对屈肘30°、90°、130°下两种直径螺钉固定尺骨冠突假体的稳定性进行有限元分析并比较其等效应力峰值和假体最大位移量。结果 肘关节屈曲30°时,2.0 mm组螺钉与2.5 mm组螺钉的等效应力峰值分别为56.29 MPa及39.96 MPa,假体最大位移量分别为0.038 0 mm及0.029 0 mm；肘关节屈曲90°时,2.0 mm组螺钉与2.5 mm组螺钉等效应力峰值分别为8.97 MPa及8.12 MPa,假体最大位移量分别为0.006 5 mm及0.005 8 mm；肘关节屈曲130°时,2.0 mm组螺钉与2.5 mm组螺钉等效应力峰值分别为10.03 MPa及9.32 MPa,假体最大位移量分别为0.007 9 mm及0.006 6 mm。两种螺钉固定方式的最大等效应力均位于螺钉的顶帽与顶杆螺纹交界处,直径2.5 mm螺钉的等效应力峰值在同一屈曲角度时较2.0 mm螺钉低；在尺骨冠突假体位移方面,不论何种屈曲角度,2.5 mm螺钉固定的假体位移量均较2.0 mm螺钉小。结论 直径2.5 mm螺钉较2.0 mm螺钉固定3D打印钛合金尺骨冠突假体固定更稳定。