【正文】 期。許多醫(yī)學(xué)工作者在我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)上結(jié)合國外動力加壓接骨板的優(yōu)點，設(shè)計出多種接骨板系統(tǒng)包括角翼自動加壓鋼板、非等強(qiáng)度自動加壓鋼板、槽狀帶齒自動加壓鋼板、梯型自動加壓鋼板等。 國 內(nèi) 研究現(xiàn)狀 在 國內(nèi)，近年來研究內(nèi)固定接骨板的學(xué)者和專家越來越多。 從上個世紀(jì) 90 年代初期， AO 學(xué)者戈博、 帕爾馬爾 等提出了關(guān)于生物學(xué)固定的新的概念，不破壞骨的生長發(fā)育的正常生理環(huán)境。 AO 學(xué)派繼承了達(dá)尼斯等學(xué)者的內(nèi)固定思想和骨折一期愈合理論，倡導(dǎo)和推進(jìn)骨折內(nèi)固天津理工大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)論文 2 定治的療與研究，提出了著名的 AO 四原則，包括了堅強(qiáng)內(nèi)固定、解剖復(fù)位、無創(chuàng)外科技術(shù)、術(shù)后早期無痛活動。 骨折內(nèi)固定接骨板的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1958 年由穆勒等 15 名瑞士外科醫(yī)生發(fā)起成立了內(nèi)固定研究會 ，簡稱 ASIF 或 AO。 本研究將利用逆向工程技術(shù)通過 CT 掃描的圖像，應(yīng)用 MIMICS 軟件對掃描圖像進(jìn)行處理，建立股骨模型，將股骨模型導(dǎo)入三維 CAD 軟件 Pro/E,按照 特定基準(zhǔn)進(jìn)行裝配，完成股骨內(nèi)固定系統(tǒng)模型的建立。隨著人們對股骨骨折研究工作的不斷開展，骨力學(xué)性能的探究由最初使用的實驗手段逐漸傾向于現(xiàn)代的有限元分析法。體現(xiàn)了骨以最少的結(jié)構(gòu)材料來承受最大外力的功能適應(yīng)性。骨是一種復(fù)合材料，它的強(qiáng)度不僅與骨的構(gòu)造也與材料本身相關(guān)。但是，無論在形態(tài)還是力學(xué)性質(zhì)上，骨頭都是各向異性的。生物固體力學(xué)是利用材料力學(xué)、彈塑性理論 、斷裂力學(xué)的基本理論和方法，研究生物組織和器官中與之相關(guān)的力學(xué)問題。目 錄 第一章 緒論 .............................................................. 2 1． 1 引言 .................................................................... 1 骨折內(nèi)固定接骨板的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ......................................... 1 國外研究現(xiàn)狀 ......................................................... 1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ......................................................... 2 骨生物力學(xué)有限元仿真的研究現(xiàn)狀 ........................................... 2 國外研究現(xiàn)狀 ......................................................... 2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ......................................................... 3 骨生物力學(xué)性能實驗的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ....................................... 3 骨生物力學(xué)性能實驗的國外研究現(xiàn)狀 ..................................... 3 骨生物力學(xué)性能實驗的國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ..................................... 4 論文的研究目的、內(nèi)容及章節(jié)安排 ........................................... 4 研究目的 ............................................................. 4 研究內(nèi)容 ............................................................. 4 章節(jié)安排 ............................................................. 4 本章小結(jié) ................................................................. 5 第二章 股骨及相關(guān)附屬結(jié)構(gòu)的簡介 ..................................6 股骨的解剖結(jié)構(gòu) ........................................................... 6 股骨的附屬結(jié)構(gòu) ........................................................... 7 膝關(guān)節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)分析 ................................................. 7 髖關(guān)節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)分析 ................................................. 8 股骨干骨折類型 ........................................................... 8 骨折愈合機(jī)制 ............................................................. 9 本章小結(jié) ................................................................. 9 第三章 股骨干骨折系統(tǒng)模型建立及有限元分析 ........................ 11 有限元分析的前提 ........................................................ 11 股骨三維模型的建立 ...................................................... 11 反求工程的概念 ...................................................... 11 股骨模型的建立 ...................................................... 13 鈦合金接骨板、骨釘模型的建立及與股骨的裝配 .......................... 17 在 ANSYS 軟件內(nèi)建立股骨骨折系統(tǒng)模型 .................................. 17 內(nèi)固定接骨板系統(tǒng)的有限元分析 ............................................ 18 定義單元類型和材料屬性 .............................................. 18 劃分網(wǎng)格 ............................................................ 19 加載方式 ............................................................ 21 計算求解 ............................................................ 21 后處理 .............................................................. 21 有限元分析結(jié)果整理 .................................................. 29 結(jié)果分析 ............................................................ 30 本章小結(jié) ................................................................ 31 第四章 股骨愈合的力學(xué)實驗 ............................................... 32 電測法的簡介 ............................................................ 32 電測法的基本概述 .................................................... 32 電測法的特點 ........................................................ 32 電測法在骨生物力學(xué)的應(yīng)用 ................................................ 32 骨愈合力學(xué)實驗 .......................................................... 33 實驗設(shè)計 ............................................................ 33 實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計 ........................................................ 34 對應(yīng)有限元分析模型的建立 ................................................ 35 本章小結(jié) ................................................................ 36 第五章 股骨有限元分析結(jié)果與實驗結(jié)果的對照 ............................ 37 實驗數(shù)據(jù)整理 ............................................................ 37 實驗數(shù)據(jù)與有限元分析數(shù)據(jù)的比較 .......................................... 38 本章小結(jié) ................................................................ 39 第六章 結(jié)論與展望 .......................................................... 40 結(jié)論 .................................................................... 40 展望 .................................................................... 40 參考文獻(xiàn) .................................................................... 42 致謝 ......................................................................... 43 天津理工大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 1． 1 引言 生物力學(xué)是應(yīng)用力學(xué)原理和方法對生物體中的力學(xué)問題定量研究的生物物理學(xué)分支。依研究對象的不同可分為生物流體力學(xué)、生物固體力學(xué)和運(yùn)動生物力學(xué)等。在近似分析中，人與動物骨頭的壓縮、拉伸、斷裂的強(qiáng)度理論及其狀態(tài)參數(shù)都可應(yīng)用材料力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)公式。 20世紀(jì) 70年代以來，對骨骼的力學(xué)性質(zhì)已有許多理論與實踐研究，如組合桿假設(shè)，二相假設(shè)等，有限元法、斷裂力學(xué)以及應(yīng)力套方法和先測彈力法等檢測技術(shù)都已應(yīng)用于骨力學(xué)研究。骨是骨膠原纖維和無機(jī)晶體的組合物，骨板由縱向纖維和環(huán)向纖維構(gòu)成，骨質(zhì)中的無 機(jī)晶體使骨強(qiáng)度大大提高。 股骨骨折是屬于骨生物力學(xué)的一個重要研究課題 ,骨生物力學(xué)也是生物力學(xué)的一個重要分支。這主要是因為實驗在人體體內(nèi)是無法進(jìn)行的，近年來有限元分析法的飛速發(fā)展為進(jìn)行骨力學(xué)探究開辟了一條新的思路。有限元分析及基于原模型的改進(jìn)設(shè)計，建立股骨近端內(nèi)固定系統(tǒng)生物動力學(xué)模型分析框架，利用 ANSYS 分析模型受力 獲取了股骨骨折系統(tǒng)在各種加載條件下，各個部件的應(yīng)力應(yīng)變情況。自AO 成立之日起為骨科內(nèi)固定做出了不可替代的貢獻(xiàn)，半個世紀(jì)以來隨著內(nèi)固定接骨板技術(shù)的發(fā)展與普及，現(xiàn)已形成一個從原則、理論、方法到設(shè)備和器材的完 整體系，成為當(dāng)今骨折治療領(lǐng)域中的經(jīng)典手段之一。這四個原則幾乎成為了從事骨科臨床治療工作的醫(yī)生的應(yīng)掌握的首要治療原則。強(qiáng)調(diào)骨折治療要重視 骨的生物學(xué)特性，也反映出 BO 新概念的核心。一些學(xué)者研制了一種錐狀點式接觸鋼板是為了達(dá)到減少骨皮質(zhì)血供受損目的在普通接骨板的底面焊接錐狀突起；趙玉峰等設(shè)計的復(fù)合動力點接觸接骨板經(jīng)過生物力學(xué)測試，顯示出的彎扭強(qiáng)度與 DCP板基本相似。第三軍醫(yī)大學(xué)的熊雁等結(jié)合了 AO研究進(jìn)展中接骨板的所有優(yōu)點設(shè)計出了點接觸鎖定加壓接骨板 (PCLCP)，其 設(shè)計出的接骨板就是為了進(jìn)一步保護(hù)骨折端及骨皮質(zhì)血運(yùn)，提供骨折愈合的最佳生物學(xué)環(huán)境，并且為了讓充分保護(hù)了骨皮質(zhì)及骨折區(qū)域的血供該設(shè)計避免了接骨板與骨面之間不必要的接觸。如今國內(nèi)研制出綜合了 AO、BO的理論并且加入自己的獨(dú)到觀點的天鵝型記憶接骨器，研制出了利用了鎳鈦形狀記憶合金的奧馬金相可逆性的記憶合金接骨器，不僅已經(jīng)應(yīng)用于臨床，并且效果十分良好。在 1972年 Rybicki和 Brekelmans首次在骨生物力學(xué)中應(yīng)用有