有限元法在研究絕經(jīng)婦女骨質疏松性股骨頸骨折上的應用.pdf

1、目的:
　　應用有限元法對絕經(jīng)婦女骨質疏松性股骨頸骨折進行分析，探討股骨頸骨折發(fā)生的原因與受傷時體位及受力大小之間的相關性。
　　方法:
　　選取一患有骨質疏松癥的絕經(jīng)婦女，行影像放射學檢查和臨床檢查排除相關疾病后對股骨頸行螺旋CT斷層掃描。提取數(shù)據(jù)導入醫(yī)學圖像軟件Mimics生成股骨頸三維實體模型，光滑處理和網(wǎng)格劃分后導入Patran前處理軟件生成骨的四面體單元。最后對模型單元材料屬性進行設定并導入有限元模型構建軟件

2、中。使用ABAQUS有限元分析軟件分析，利用股骨有限元模型結合有限元分析軟件計算不同體位時股骨頸的應力分布情況，分析不同壓力下股骨頸區(qū)的應力變化情況及不同載荷下股骨頸區(qū)的應力變化情況。
　　結果:
　?、偎鶚嫿ǖ墓琴|疏松絕經(jīng)婦女股骨頸三維有限元模型共包括51,072個實體單元，32126個線單元，總計共12934個結點。模型包含了接觸非線性，幾何非線性兩種結構的非線性類型。
　?、讷@取了股骨頸在不同外展角度位時股骨頸區(qū)

3、的應力變化情況，分析二者之間的相關性。
　?、墼诘蜎_擊載荷作用下,高應力區(qū)出現(xiàn)在股骨頸附近區(qū)域,隨著載荷的增加,破壞區(qū)域從單純的骨股頸區(qū)域擴展到了小轉子外下側的股骨干區(qū)域。所以在低沖擊載荷作用下股骨頸區(qū)域容易骨折，當患者有骨質疏松癥時尤為明顯。股骨頸在受到1836.04N的沖擊載荷作用后，股骨頸下部是應力響應的敏感區(qū)域,隨著與沖擊區(qū)域距離的增加,應力響應逐漸變小,除股骨近端1/3處外其他各處響應均迅速下降。應力值隨著沖擊載荷的增大

4、而增大,1836.04N時最大應力區(qū)均集中在股骨頸的下側面,但當沖擊載荷達到2058.32N時最大應力區(qū)超出頸部區(qū)域，出現(xiàn)在小轉子外側的股骨干上,且應力分布峰值區(qū)域變大。所以當暴力增大后，骨折部位逐漸由股骨頸部轉向粗隆部。
　　結論:
　　所構建的絕經(jīng)婦女質疏松性股骨頸三維有限元模型仿真度高，反映了股骨頸真實的解剖形態(tài)及生物力學行為。分析比較不同體位下應力在股骨頸的應力分布以及承載能力，有助于我們了解絕經(jīng)婦女骨質疏松性股骨頸