Herbert螺钉治疗锁骨骨折的三维有限元分析及临床应用研究

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目的:对Herbert螺钉治疗锁骨骨折进行生物力学分析并探讨其相关的力学意义  方法:对健康志愿者锁骨进行CT断层扫描,所得图像直接存入CT机,刻录光盘,得到表示锁骨每层横截面的图像,将CT扫描所得的数据以DICOM格式转存到计算机,通过软Mimics软件重建锁骨模型,进行有限单元网格划分,建立锁骨三维有限元模型。通过CAD软件Pro-E根据Herbert螺钉的几何尺寸建立其实体模型,再将建立的模型以STL格式导入Mimics软件。将建立的正常锁骨几何模型与Herbert螺钉模型组建成锁骨Herbert螺钉固定的几何模型,生成Herbert螺钉固定锁骨三维有限元模型。根据锁骨的解剖学特点,设定锁骨的内侧端即锁骨的胸锁关节面所有节点的自由度为0,在重建喙锁韧带的锁骨模型中设定肩胛骨喙突所有节点的自由度为0,同时锁骨的外侧端即锁骨的锁峰关节而为受力端,对锁骨进行1480N自外侧向内侧的轴向集中力加载进行实验。  结果:经建模后得到锁骨三维有限元模型、锁骨Herbert螺钉三维有限元模型,分别对其进行自外侧向内侧的轴向集中力加载后得出结果:锁骨干中外1/3处存在较高应力集中区,且前下方较上表面应力集中现象更明显,应力集中区的断面图示骨皮质内部同样产生较大的应力集中现象。Herbert螺钉固定锁骨后在锁骨表面整体应力分布比较均匀,应力集中区主要分布于螺钉上及锁骨上方,加载后锁骨三维有限元模型平均位移为5.498mm,Herbert螺钉锁骨三维有限元模型平均位移为4.822mm。  结论:建立了锁骨三维有限元模型及锁骨Herbert螺钉的三维有限元模型。锁骨Herbert螺钉三维有限元分析可较好分析锁骨的生物力学特点。为临床的使用提供理论依据。
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