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目的利用三维有限元法对微型外固定器和经皮克氏针治疗Bennett骨折进行生物力学分析,通过观察骨折块应力、位移云图比较、评价两种固定骨折的方法,探讨其对临床治疗效果的影响。方法(1)初步建立3D模型:健康男性志愿者左手及桡骨远端进行CT扫描,要求扫描层厚为0.625mm,以Dicom格式存盘。存盘数据导入计算机,利用Mimics软件对第一、二掌骨和大多角骨进行三维建模,所得图形数据以*:.STL格式输出。(2)建立实体模型:把模型*.STL格式文件导入到Geomagic软件进行编辑,得到模型三维实体,所有模型数据以*.IGES格式输出。(3)建立有限元模型及其分析:将模型*.IGES格式文件导入到Ansys软件中,并对克氏针和微型外固定器材造模,模拟Bennett骨折以及微型外固定器或克氏针的治疗模型。分别对模型赋予单元类型和属性,划分网格,建立接触对。按条件分别约束,在两个模型的第一掌骨头相同节点处分别施加100N X轴向压力,对两个模型进行非线性生物力学分析,得出骨折块应力、位移云图及其参数,统计数据,评价结果。结果建立了仿真的Bennett骨折治疗的三维有限元模型,通过计算机分析得到了闭合复位微型外固定器或经皮克氏针内固定X轴纵向100N载荷下近端、远端骨折块近端总的和X轴方向位移参数云图和断端应力云图。从位移云图可以看出:微型外固定器治疗Bennett骨折近端骨折块X方向最大移位为-0.342mm,最小位移-0.174mm,平均位移为-0.258mm。远端骨折块最大移位为-0.492mm,最小位移为-0.293mm,平均位移为-0.393mm,所以平均相对位移为0.135mm。同理,根据其总的位移参数得出总的平均相对位移0.026mm;经皮克氏针内固定器治疗Bennett骨折近端骨折块X方向最大移位为-2.546mm,最小位移为0.504mm,平均位移为-1.021mm。远端骨折块最大移位为2.573mm,最小位移为2.476mm,平均位移为2.524mm,平均相对位移为3.545mm。同理,根据其总的位移参数得出总的平均相对位移2.643mm。通过应力云图和参数可以看出外固定器治疗模型骨折断端应力值约在-81.234MPa~134.035MPa,克氏针治疗模型骨折断端应力值在-760.386MPa~184.349MPa。结论(1)本文通过对Mimics10.01、Geomagic Studio10.0、Ansys12.0等软件的学习,基本掌握了有限元模型的建立方法,建立了比较科学的、仿真的微型外固定架和经皮克氏针内固定治疗Bennett骨折的有限元模型,基本符合了有限元模型的要求。(2)微型外固定器外固定治疗Bennett骨折的稳定性优于经皮克氏针内固定治疗Bennett骨折,前者降低了术后创伤性关节炎的发生率,促进了患手的恢复和骨折的愈合,是治疗Bennett骨折的理想方法。