有限元分析碳纤维增强聚醚醚酮与钛合金髓内钉固定胫骨中段骨折的效果

摘要

目的 采用有限元分析方法比较低模量碳纤维增强聚醚醚酮(CFR-PEEK)髓内钉与钛合金髓内钉固定胫骨中段骨折的效果。方法 采用钛合金和不同碳纤维含量CFR-PEEK(CF30、CF50、CF60)髓内钉固定胫骨干粉碎性骨折,分析皮质骨最大应力、骨折最大位移。结果 在轴向压缩200 N载荷条件下,髓内钉最大应力集中在胫骨近端区域,钛合金组最大应力为104.2 MPa,CF30组为32.7 MPa,CF50组为103.3 MPa,CF60组为103.1 MPa。在轴向压缩700 N载荷条件下,髓内钉最大应力也位于胫骨近端区域,钛合金组最大应力为294.2 MPa,CF30组为175.0 MPa, CF50组为143.6 MPa,CF60组为145.0 MPa。在轴向压缩200 N、700 N载荷条件下,钛合金组最大位移分别为1.07 mm和3.15 mm,CF30组分别为4.25 mm和8.17 mm,CF50组分别为2.02 mm和4.15 mm,CF60组分别为1.94mm和4.08 mm。结论 CF50、CF60髓内钉可安全应用于胫骨干粉碎性骨折,而CF30髓内钉不适用于胫骨干粉碎性骨折。CFR-PEEK材料具有一定的生物力学优势,值得进一步研究。