骨折复位内固定器结构及应用研究.pdf

中文摘要 本文以新型具有内涨式自锁作用的骨折复位内固定器IS型髓内针为研究对 象，在充分研究骨折固定的各种方法和国内外研究现状基础上，提出基于有限元 方法进行髓内针结构及其应用研究框架。通过建立髓内针和股骨的三维模型和有 限元本构模型，并将骨骼模型与髓内针模型进行组合装配，运用有限元方法分析 这种内固定器具体应用时的性能。 研究首先建立股骨三维有限元模型。本文采用基于CT图像进行骨组织三维 重建模型的方法。将股骨的CT断层扫描图像导入三维重建软件中，建立受损组 织的三维实体几何模型，通过网格划分功能进一步将三维实体模型进行面网格的 划分。将划分好的面网格以与有限元分析相匹配的格式输出，在有限元分析软件 中，将面网格转化为体网格后输出体网格文件。通过赋予三维模型的材质，从而 可以得到较为准确的三维物理模型。 其次分析了IS型髓内针的主要特性。此髓内针的一大特点是采用了Ni．Ti 形状记忆合金为材料，由于其热恢复特性，使得内固定器结构简单，很大程度上 减轻病人的痛苦。并且从物理特性、抗腐蚀性、生物相容性等几方面详细分析了 形状记忆合金的材料特性和形状记忆效应，分析了其作为内固定器材料的优势。 最后简要分析了髓内针的生物力学性能。 最后，运用有限元方法分析了IS型髓内针的力学性能。分析了形状记忆合 金这种特殊材料的本构模型，在此基础上建立起有限元模型，详细介绍了模型的 6．7，分析了股骨与髓内针组合后的 理论求解方法。借助有限元分析软件Abaqus 模型，和髓内针模型的力学性能——在加载条件下的应力与应变曲线。分析结果 表明，髓内针的结构及材料特性可以较好地达到设计要求。 关键词：骨折；内固定器；形状记忆合金；有限元分析 AB STRACT Inthis characteristicand ofInside—swellSelf- research，mechanics application isakindof internalfⅨatorforfracturewasstudied．Based Nail(ISN)which locking onthereviewedofintemationalresearchstatusandcharacteristicofkindsoffracture fmite frameworkofISNis fixators，aelemet(FE)based andFEmodelofISNand weremade．Inorderto the model thighbone analyze charactersofthisinternalfixator the ISNmodelwascombined duringapplication，the withthe modelinFEenvironment． thighbone threedimensionalFEmodelwasbuilt．111emethodof WaS Firstly，the modeling basedontheCT of thenthe were into thighbone．And images imagesimported tobuildthe the3Dto it reconstructionsoftware bo