桥型重建锁定钢板治疗骨盆环骨折的数值模拟研究

【摘要】随着物质生活水平的提高，交通事故日益频发，骨盆骨折的发生率也在逐年升高。医学技术水平的提高使得对骨盆骨折的治疗有了很深的认识。骨盆骨折的类型和治疗方案有多种。本文是通过骨盆轴向压力实验结果和骨盆三维生物力学模型的有限元计算结果来探讨。实验骨盆是选择一名34岁无病史健康人的男性骨盆，在骨盆骶骨面进行轴向压力实验。在加载力为500N的情况下，进行了10次轴向压力测试。骨盆轴向压力实验结果与相关文献中结果显示相符。通过骨盆三维生物力学模型有限元计算结果和实验结果进行对比，检验骨盆三维生物力学模型的可靠性，在骨盆三维生物力学模型的基础上，得到骨盆骨折三维生物力学模型。探讨不同固定方式的情况下，哪一种骨盆骨折三维生物力学模型的力学性能最好，对骨盆前环骨折的手术治疗具有一定的参考价值。本文采用CATIA建立骨折固定系统的模型，通过CT扫描图像，利用医学工程软件Mimics建立骨盆模型，并在Mimics中建立好骨盆骨折模型，划分好面网格，最后导入ABAQUS中进行有限元计算分析。模型共建立7组，分别为A、B、C、A1、B1、C1、D组。其中，D组为骨盆三维有限元模型。其他6组为骨盆骨折三维生物力学模型。A、B、C组中的锁定钢板固定系统是Φ3×20mm螺钉和钢板。A1、B1、C1组中的锁定钢板固定系统为Φ3×25mm螺钉和钢板。螺钉钉入的方式分别为螺钉平行钉入、两边螺钉与中间螺钉成20度钉入和两边螺钉与中间螺钉成45角钉入。通过实验结果得知，骨盆在骶骨面加载500N力时最大位移为0.896mm，与相关文献结果相符。通过有限元分析结果得知，A组模型有限元计算最大位移为0.813mm，B组模型有限元计算最大位移为0.738mm，C组模型有限元计算最大位移为0.714mm，A1组模型有限元计算最大位移为0.723mm，B1组模型有限元计算最大位移为0.699mm，C1组模型有限元计算最大位移为0.685mm。没有骨折的骨盆三维生物力学模型在力的加载下的最大位移与实验结果相符，骨盆三维生物力学模型可靠。最后对6组骨折骨盆三维生物力学模型的有限元结果进行对比分析。结论C1组模型，即锁定钢板固定系统是两边螺钉（Φ3×25mm）与中间螺钉成45度的方式钉入骨折处的，骨盆骨折三维生物力学模型力学性能最好，稳定性最好。对骨盆前环骨折手术治疗具有一定的参考价值。
【作者】荣国灿；
【导师】朱伟民；
【作者基本信息】吉林大学，生物医学工程，2014，硕士
【关键词】骨盆；骨盆前环骨折；生物力学；有限元分析；应力螺钉；

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