【正文】 圖（愈合25%） 等效應(yīng)力分布圖（愈合25%）3. 在股骨愈合50%時(shí)，股骨骨折系統(tǒng)在各種加載情況下的應(yīng)力分布情況 （1）股骨骨折系統(tǒng)在250N軸向加載力下，；股骨骨折系統(tǒng)最大應(yīng)力處位于接骨板上右側(cè)的位置，最大等效應(yīng)力為 ，股骨最大應(yīng)力處位于離股骨遠(yuǎn)端的螺釘位置，；這說明在股骨愈合50%時(shí)，股骨骨折系統(tǒng)在250N軸向壓力下，接骨板主要承擔(dān)載荷，且接骨板上距離股骨近端最近螺釘?shù)奈恢貌糠值膹?qiáng)度。 接骨板在前后彎矩加載下的 等效應(yīng)力分布圖（愈合50%） 等效應(yīng)力分布圖（愈合50%）（3）股骨骨折系統(tǒng)在內(nèi)外彎曲15Nm力矩下，股骨骨折系統(tǒng)；股骨骨折系統(tǒng)最大應(yīng)力處位于接骨板兩側(cè)，股骨最大應(yīng)力處位于距離股骨近端最近的螺釘位置，；這說明在股骨愈合50%時(shí)，股骨骨折系統(tǒng)在內(nèi)外彎曲15Nm力矩下，接骨板主要承擔(dān)載荷。 接骨板在軸向加載下的 股骨在軸向加載下的等效應(yīng)力分布圖（愈合75%） 等效應(yīng)力分布圖（愈合75%）（2）股骨骨折系統(tǒng)在前后彎曲15Nm力矩下，；股骨骨折系統(tǒng)最大應(yīng)力處位于股骨遠(yuǎn)端最近螺釘處，接骨板最大應(yīng)力處位于股骨遠(yuǎn)端最近的螺釘位置，；這說明在股骨愈合75%時(shí)，股骨骨折系統(tǒng)在前后彎曲15Nm力矩下，股骨主要承擔(dān)載荷，且股骨遠(yuǎn)端最近螺釘位置的強(qiáng)度， 下不會斷裂。股骨骨折系統(tǒng)最大應(yīng)力處位于接骨板兩側(cè)位置，股骨最大應(yīng)力處位于距離股骨近端最近的螺釘位置，；這說明在股骨愈合75%時(shí)，股骨骨折系統(tǒng)在內(nèi)外彎曲15Nm力矩下，接骨板主要承擔(dān)載荷。 股骨骨折系統(tǒng)在軸向加載下的 等效應(yīng)力分布圖（愈合90%） 等效應(yīng)力分布圖（愈合90%）（2）股骨骨折系統(tǒng)在前后彎曲15Nm力矩下，；股骨骨折系統(tǒng)最大應(yīng)力位于股骨遠(yuǎn)端最近螺釘處，接骨板最大應(yīng)力位于離股骨近端最近的螺釘位置，；這說明在股骨愈合90%時(shí)，股骨骨折系統(tǒng)在前后彎曲15Nm力矩下，股骨主要承擔(dān)載荷，且股骨遠(yuǎn)端最近螺釘位置的強(qiáng)度。 接骨板在內(nèi)外彎矩加載下的 股骨在內(nèi)外彎矩加載下的等效應(yīng)力分布圖（愈合90%） 等效應(yīng)力分布圖（愈合90%）將上述的ANSYS分析結(jié)果進(jìn)行了圖表化整理，得到在三種不同力的作用下股骨骨折系統(tǒng)所受的應(yīng)力分析，、。最容易發(fā)生接骨板斷裂的時(shí)期是患者骨折后，手術(shù)剛剛完成的時(shí)期。接骨板的中段兩側(cè)部分的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足在129Mpa等效應(yīng)力以下不會斷裂。（4）接骨板受到最大應(yīng)力均在骨折手術(shù)剛完成時(shí)期，所以無論對于接骨板的安全固定，還是股骨的愈合考慮，骨折前期患者都不宜做過多的運(yùn)動，盡量避免腿部受力。第四章 股骨愈合的力學(xué)實(shí)驗(yàn)了解電測法在生物力學(xué)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)電測法實(shí)驗(yàn)?zāi)M股骨愈合的過程并得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。當(dāng)金屬電阻絲承受壓縮、拉伸變形時(shí)，電阻也相繼發(fā)生變化，將金屬絲往復(fù)環(huán)繞成特定的形狀如柵狀，便可做成電阻應(yīng)變片。由此可見，電阻的變化與應(yīng)變是有一定的對應(yīng)關(guān)系。；利用該方法可以測試試件在靜載荷下的應(yīng)變也可以測動載荷及沖擊載荷下的應(yīng)變。在我國電測法應(yīng)用于生物力學(xué)方面起步較早，在1964年，王云德、王汝英在國內(nèi)首先用電測法對跳遠(yuǎn)、跳高的運(yùn)動進(jìn)行了力學(xué)研究，成果顯著。發(fā)展至今，已經(jīng)有很多領(lǐng)域的生物力學(xué)診斷、生物力學(xué)選材和生物力學(xué)分析都離不開電測法。因此，用電測法進(jìn)行測量可解決應(yīng)用常規(guī)的杠桿引伸儀進(jìn)行應(yīng)變測量時(shí)，受到安裝方式和測量量程等條件限制，往往只能測量一定范圍內(nèi)的平均應(yīng)變。：通過力學(xué)實(shí)驗(yàn)股骨中斷橫形骨折后不同于和階段的載荷應(yīng)變圖，以便觀察不同位置的應(yīng)變大小得到應(yīng)力應(yīng)變的變化規(guī)律；在斷骨出填充不同的材料用來模擬骨愈合時(shí)應(yīng)力集中位置的應(yīng)力變化，研究鈦合金接骨板的固定時(shí)股骨愈合的一般規(guī)律。在模擬橫形骨折的前提下，選取三只彈性模量適當(dāng)生物材料制作出填充在與橫斷處的材料試件，三種填充物用來模擬骨愈合的三個(gè)階段的骨痂的彈性模量。由于骨釘是力傳導(dǎo)的關(guān)鍵媒介，所以黏貼位置分別為骨釘?shù)膬啥耍?4應(yīng)變片黏貼在股骨臨近骨釘?shù)牟课唬?8應(yīng)變片黏貼在接骨板臨近骨釘?shù)奈恢谩?股骨中段橫行骨折固定尺寸以及貼片位置 ：干骨、鈦合金接骨板、骨釘、橫斷處填充材料（E松木E橡膠E聚氨酯）、應(yīng)變片若干、連接線若干、鋼鋸、焊槍、焊錫、絕緣紙、剪刀、及粘合劑。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：將應(yīng)變片連接動態(tài)應(yīng)變測試儀的八個(gè)通道，然后將裝配好的股骨骨折系統(tǒng)放于萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上預(yù)加載，將儀器調(diào)零，同時(shí)將加載力與位移調(diào)零，加載力將由150N以每次50N的梯度加載只打到500N。動態(tài)應(yīng)變測試儀的數(shù)據(jù)以橡膠為例，數(shù)值穩(wěn)定后取絕對值最大值為該片在該力加載下的應(yīng)變值。整理數(shù)據(jù)后，8個(gè)應(yīng)變片隨加載力的增加的變化情況，、。 對照圖2 有限元分析結(jié)果與數(shù)據(jù)獲取經(jīng)過材料賦值、劃分網(wǎng)格、約束、加載、后處理等操作后，可通過“Main Menu→ Preprocessor→General postproc→Query Result→Subgrid solu顯示在加載后股骨骨折系統(tǒng)的八個(gè)應(yīng)變片相對應(yīng)的接骨板及股骨等部件的應(yīng)力情況。 選取數(shù)據(jù)的對話框。本章首先對電測法的基本概念及電測法的特點(diǎn)進(jìn)行簡單介紹，并且分析了電測法在生物力學(xué)方面的應(yīng)用現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了骨愈合力學(xué)實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。通過實(shí)驗(yàn)測量得到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過整理、統(tǒng)計(jì)，分別繪制了填充三種材料下8個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變值的折線圖，、。隨著載荷的逐漸增加，應(yīng)變片5與8的應(yīng)變值同樣逐漸增大，增加到最大，其中5應(yīng)變片的應(yīng)變值最大，5應(yīng)變片處于接骨板臨近股骨骨折且離股骨近端較近位置；8應(yīng)變片位于接骨板臨近股骨骨折且離股骨遠(yuǎn)端較近的位置。在填充材料為橡膠即骨愈合初期時(shí)，應(yīng)變片7及8處的接骨板受到拉伸力，其余各處均受到壓縮力。但明顯可以看出，應(yīng)變片4的應(yīng)變值比填充物為聚氨酯時(shí)大了許多，且成為了除應(yīng)變片5以外最大值的應(yīng)變片；4應(yīng)變片位于股骨上離股骨近端最近的位置，這說明隨著股骨的愈合，股骨骨折系統(tǒng)中股骨逐漸開始承擔(dān)越來越多的應(yīng)力。隨著載荷的增加，應(yīng)變片4的應(yīng)變值增加最大，且4應(yīng)變片的應(yīng)變值最大；所以可以推測出愈合后期，股骨骨折系統(tǒng)的主要應(yīng)力由股骨承擔(dān)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與有限元分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理 仿真數(shù)據(jù)整理、。接骨板上的5~8四個(gè)應(yīng)變片沒有明顯轉(zhuǎn)移應(yīng)變的情況。通過仿真數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的共同規(guī)律可以看出：骨折前期應(yīng)變片5~8處應(yīng)變較大，到骨折后期逐漸減小；而應(yīng)變片1~4處骨折前期應(yīng)變較小，到骨折后期逐漸增大，這與骨愈合過程中應(yīng)力轉(zhuǎn)移的實(shí)際情況是相吻合的。第六章 結(jié)論與展望 結(jié)論論文主要研究鈦合金接骨板固定的股骨骨折系統(tǒng)的有限元分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。論文研究過程：（1）基于CT掃描數(shù)據(jù)，通過Mimics醫(yī)學(xué)軟件分別構(gòu)建股皮質(zhì)骨的三維立體模型，完成了初期點(diǎn)云的處理；并應(yīng)用Geomagic反求工程軟件對初期點(diǎn)云進(jìn)行曲面化，重建股骨的三維模型。（2）設(shè)計(jì)了防腐股骨有限元分析與實(shí)驗(yàn)。（2）考慮了股骨愈合過程，用三種彈性模量的材料填充斷骨處，以模擬三個(gè)骨愈合階段骨痂的彈性模量來研究股骨愈合過程中的應(yīng)力情況。（3）應(yīng)用電測法對股骨骨折系統(tǒng)做了力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，對鈦合金固定股骨骨折系統(tǒng)的有限元分析做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。（1）在通過CT圖像重建股骨三維模型過程中，只是基于灰度值分割了皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨，賦予屬性的材料個(gè)數(shù)比較比較少，模型較為簡單。分割皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨的灰度值是前人的經(jīng)驗(yàn)所得，并未經(jīng)過親自驗(yàn)證，可能存在一定誤差。（3）在進(jìn)行有限元分析過程中，模型的加載力是直接在股骨上的，而股骨的實(shí)際受力情況相當(dāng)復(fù)雜。（4）在進(jìn)行力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)過程中，從股骨骨折系統(tǒng)的約束到加載，在一個(gè)個(gè)操作步驟中都不免有一些誤差。 （5）由于實(shí)驗(yàn)條件有限，研究只是對股骨骨折系統(tǒng)有限元分析的軸向加載進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并且只考慮了加載情況下軸向的應(yīng)變。參考文獻(xiàn)[1]，2005年，第29卷（第3期）：26頁[2]熊雁，王愛民，2008年，第17卷（第1期）：55頁[3] 張清功，馬信龍，生物醫(yī)學(xué)工程與臨床，2008年11月，第12卷（第6期）：446頁[4]，2010年，第1期[5]，2010年，第12期 [6] [7]呂厚山. 人工關(guān)節(jié)的新進(jìn)展[J]. 中華創(chuàng)傷骨科雜志，2000年第20卷第4期 [8]，2006年11月，第19卷（第11期）：674頁[9]Shivans Sathasinvam, peter S, Walker. 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