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基于Abaqus的髌骨下极骨折内固定方式的有限元分析
李国梁1鲍益东1丁咚1何双建2
1南京航空航天大学机电学院
2南京军区总医院
摘要:目的建立两种髌骨骨折内固定的三维有限元模型,应用Abaqus有限元软件分析研究这两种固定方式下
髌骨的生物力学性能,并结合临床经验对比分析有限元结果。方法使用CT扫描机对志愿者自足底至大腿中段
进行扫描,通过三维医学图像建模软件Mimics17重建出髌骨的三维模型。应用Geomagicstudio2012软件进行
实体化,最终建立髌骨模型。使用CATIA三维建模软件建立用于固定的环扎钢丝和独立垂直钢丝的三维模型。
将建好的髌骨及钢丝的三维模型导入Abaqus中建立髌骨骨折内固定的三维有限元模型,并对其进行生物力学性
能分析。结果有限元分析结果表明,固定方式改良前后,髌骨总体最大位移和应力以及某一点的位移分别为:
1.026mm、0.306mm;3.535e+3Mpa、1.431e+3Mpa;0.759mm、0.106mm。结论改良后的固定方式治疗髌骨骨折
有较好的生物力学性能,是一种高效、简易、稳定的治疗方式。有助于病人术后尽快康复。
关键词:髌骨下极;骨折;内固定;有限元分析
FiniteElementAnalysisonInternalFixationMethodsforPatella
InferiorPoleFractureBasedonAbaqus
GuoliangLi1YidongBao1DongDing1ShuangjianHe2
1NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics
2NanjingGeneralHospital
Abstract:PurposeWecreatefinite-elementmodelsofpatellainferiorpolefracturefixedwithtwodifferentinternal
fixationmethodsandhavethefiniteelementmechanicalanalysisonthem.Andwecomparethetwointernalfixationsof
patellainferiorpolefracturebythefiniteelementanalysisandclinicalexperience.MethodsWeobtainedpatellamodel
databyCTscanner,rebuiltthethree-dimensionalmodelofpatellabyMimics17andperformedthematerializationof
patellamodel.Next,three-dimensionalmodelsofcerclagewiringandseparateverticalwiringforinternalfixationwere
establishedbyCATIA.Finally,wecreatedfinite-elementmodelsofpatellainferiorpolefracturefixedwithtwodifferent
internalfixationmethodsbasedonAbaqus.ResultsInfiniteelementbiomechanicalstudy,thetotalmaximum
displacementofthemodel,thesamepointdisplacementvaluesandthetotalmaximumstressofthemodelinoriginaland
modifiedinternalfixationmethodswere1.026mmand0.306mm,0.758and0.135mm,3.535e+3Mpaand1.431e+3Mpa,
respectively.ConclusionsThemodifiedseparateverticalwiringtechniqueseemstobeaneffective,simpleandminimally
invasivesurgerywhichcanprovidestablefixatio
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