基于3D打印的胫骨骨折外固定生物力学研究

摘要

利用逆向工程与3D打印技术定制了患者的胫骨干骨折模型,对Orthofix单边外固定器固定胫骨干骨折方式的生物力学进行了研究.通过设计正交试验方案,采用XTDIC三维全场变形测量系统对Schanz钉在针夹上的分布、最外侧Schanz钉到骨折断端的距离、胫骨到外固定器的距离三种因素对Schanz钉的变形进行了测量.实验结果表明:当Schanz钉数量较少时,在压力载荷作用下会造成Schanz钉的弯曲变形增大,增加了外固定器塑性变形及疲劳断裂的可能性.根据综合九种方案的力学分析结果,外固定器到胫骨的距离对Schanz钉的变形影响最显著.当在针夹上安装6根Schanz钉,外侧Schanz钉到骨折断端的距离为120 mm和外固定器到胫骨的距离为30 mm时的方案综合性能最优.