脊髓灰质炎后遗症股骨干骨折定制钢板的有限元分析

来源 :天津医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xylzsh
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目的:脊髓灰质炎后遗症患者受累及侧股骨常存在畸形,在出现股骨干骨折后,常规内植物的使用面临着各种问题。而定制钢板与患者股骨匹配度高,且既往研究中治疗效果也较好,但目前对于定制钢板还缺乏力学分析的报道。为此,本研究对定制钢板进行了有限元分析,以此为临床使用定制钢板提供理论支持。对象和方法:由于脊髓灰质炎后遗症的独特性,不能使用正常骨骼进行分析,而术后的CT资料又会有很强的伪影,所以本研究选取了患者的术前资料,进行了软件模拟复位,从而对患者术后的内植物和股骨进行应力分析。患者男性,53岁,体重65kg。因摔伤致右股骨干骨折,既往脊髓灰质炎病史,右下肢受累及,存在股骨管径较细,前倾角较大,股骨颈较细等畸形,于2019年1月29日行右股骨干切复钢板内固定术。通过CT扫描患者术前股骨得到建模数据,在Mimics软件中进行三维建模,利用不同组织间的Hu值差异分割骨骼与软组织,再将需要的股骨部分利用蒙版分离、编辑蒙版,区域增长等工具与髌骨、骨盆分离;在Geomagic软件中通过精确曲面、探索轮廓线、构造曲面片,构造格栅、拟合曲面工具将模型进一步加工;使用Solidworks模拟手术复位、制作内植物,检验干涉;最后借助ANSYS通过材料赋值、添加约束与载荷等处理,计算出钢板、螺钉以及股骨的应力。将峰值应力和材料的极限强度相比较,判断内植物的安全性和合理性。结果:股骨峰值应力为67.857Mpa,低于其极限强度,应力云图过渡平缓;钢板峰值应力为370.29MPa,位于骨折平面,低于其极限强度。钢板在股骨干中下三分之一区域应力较高;螺钉峰值应力为138.26MPa,低于其极限强度,最大应力位于第六颗螺钉,临近骨折平面上方。股骨头与髋臼接触的区域变形最大,在向下至股骨远端的过程中,变形逐渐变小。云图过渡平滑,骨折区域不存在逆趋势变形增加的情况。负荷加载到最大时,骨折断端无分离、滑动等明显移位。结论:通过有限元分析得出,钢板、螺钉的最大应力均低于其极限强度,骨折断端未出现明显移位,内植物的整体强度符合要求。由于全长定制钢板有着较长的工作区域,骨折区域应力被分担到整个内植物,股骨应力云图过渡平缓,避免了应力集中的出现。同时股骨应力处于合理范围之内,钢板的安全性和稳定性得以保证。在术后随访时,患者骨折区域骨痂形成良好,属于二期愈合,良好的把持并没有使内植物过度稳定。本病例中,患者骨折平面位于股骨中上段,且前倾角较大,股骨颈直径较小。如使用常规内植物,骨折近端只能打入2-3颗螺钉,不能满足单侧至少穿透7层皮质的固定强度。而且常规钢板相较于脊髓灰质炎后遗症患者累及侧股骨,其尺寸较大,很容易因软组织与内植物摩擦导致不适感和疼痛问题。在治疗脊髓灰质炎后遗症股骨干骨折时,无论临床应用效果还是体内应力分析,定制钢板的优越性均十分明显。
其他文献
能源问题是人类文明进一步发展需要解决的首要问题,提高能源利用率、传热效率的方法和技术的突破显得尤为重要。核态沸腾作为一种高效换热方法,广泛应用于各种存在高热流密度的工业领域,同时各种强化核态沸腾的手段和方法得到了大量地研究。实验研究已经表明微柱结构表面能够有效强化沸腾换热系数并提高临界热流密度。但是核态沸腾作为一个涉及气、液、固三相且存在一定随机性的问题,实验手段在测量各种物理量的细节上存在限制,
细粒度图像分类相较于粗粒度图像分类,是针对图像大类别下进行精细的子类别的划分,在识别濒危物种的类别、创建物种识别系统等领域有着较为广泛的应用,成为近年来计算机视觉领域受关注的研究课题。对于细粒度图像分类任务,图像的类间差异较大而类内的差异较小,利用传统卷积神经网络进行此种分类任务效果一般,主要是图像之间很高的外观相似度增加了分类误判率和分类的难度。双线性卷积神经网络(B-CNN)在不借助部位标注情
预定边界平均曲率问题是共形几何中的一类重要问题。本文主要研究了BN上预定边界平均曲率问题的等价方程其中K(x)是RN-1上的有界连续函数,有一串趋向于正无穷的严格极大值点z
自从改革开放开始,民营企业的发展可谓历经了从小范围到大规模,从弱小力量到强大,变化非常大。目前,民营企业已经逐步发展为我国国民经济的重要推动力量。但是民营企业在发展
纤毛虫原生动物具有高度的物种多样性,且是水体微食物网中重要的能量传递枢纽,但针对一些特殊生境下纤毛虫原生动物生物多样性的研究仍然缺乏。上海崇明岛湿地,是国际上重要
随着社会的不断发展,能源越来越成为人类社会发展的重要支柱,如何高效的利用能源、节约能源受到越来越多的关注。电能作为21世纪的人们日常生活不可或缺的重要资源,如何合理的节电用电成为了目前人们最关心的问题之一。合理节约用电的一个重要研究方向就是通过非侵入负荷识别得到居民用户用电负荷的工作状态,进而了解用户的用电行为习惯,从而制定合理的用电方案以达到节约用电的目的。本文首先论述了非侵入负荷识别的研究背景
被动声定位技术可以有效地对低空目标定位,并且具有隐蔽性高、造价低等优点,因此被广泛应用于军事、安全监控等领域。但是,在对低空目标实际定位过程中,由于受到环境噪声的影响,造成在低信噪比的环境下,传统的被动声定位算法得到的定位结果仍存在较大的误差。针对以上问题,本文设计了一个低空目标被动声定位系统,采用基于到达时延差(Time Difference of Arrival,TDOA)的声定位算法实现对低
随着经济全球化进程的加快,世界上国与国之间的联系与依赖程度日益增加。所以,在展开及促进对外经贸、全力进行吸引外商投资活动的同时,我国还在实施“走出去”战略,大力支持
光纤传感器采用光信号作为传输载体,通常用于感测物理参数,例如温度、机械应变、振动、压力、加速度和旋转等物理量,但它们对化学或生物化合物并不敏感。传统的光纤湿度传感
本文主要研究了两个方面的内容,首先给出了 Hankel张量及多层Hankel张量的精确QTT表示。其次介绍了基于QTT方法的张量拟合算法。由于在信号处理方面的广泛应用,Hankel张量受