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研究目的(1)建立骨折复位固定器三维有限元模型,并通过实体力学实验验证该模型有效性;(2)比较骨折复位固定器不同固定针针径、材质及近端固定针穿针点位置对胫骨骨折近端骨折块位移关系,评估骨折复位固定器治疗胫骨骨折的力学稳定性。研究方法(1)采用CAXA 3D实体设计软件将骨折复位固定器进行1:1三维几何建模,并按临床实际进行装配,利用Marc有限元分析软件对骨折复位固定器模型进行50N、100N、150N、200N轴向载荷;将骨折复位固定器固定于电子万能试验机,进行轴向加载实验;比较有限元计算与实体力学实验力与位移关系。(2)通过Mimics10.0医学影像处理软件,利用胫骨CT扫描数据,配合CAXA3D实体设计软件建立胫骨中下1/3骨折模型;采用CAXA3D实体设计软件将骨折复位固定器按临床实际装配于胫骨骨折模型,并建立骨折复位固定器治疗胫骨骨折不同固定针针径(2.5mm、3.0mm、3.5mm、4mm)、材质(不锈钢、钛合金)及近端固定针穿针点(平胫骨结节高度,胫骨结节后20mm、22.5mm、25mm、27.5mm、30mm、32.5mm、35mm)模型,在内外侧胫骨平台进行50N、100N、150N、200N轴向载荷,模拟胫骨平台在站立位时受力情况,通过观察胫骨骨折近端骨折块在水平面、矢状面、冠状面的位移情况,评估骨折复位固定器治疗胫骨骨折的力学稳定性。研究结果(1)骨折复位固定器轴向加载实验实测轴向刚度为85.4N/mm,有限元建模计算轴向刚度为88.5N/mm;有限元计算结果与实测结果比值为1.037。(2)在相同轴向载荷时,骨折复位固定器的固定针针径越大,胫骨近端骨折块在水平面、矢状面、冠状面的位移越小;不锈钢材质比钛合金材质,胫骨近端胫骨近端骨折块在水平面、矢状面、冠状面的位移小;近端穿针位置越接近胫骨后缘,胫骨近端骨折块在水平面、矢状面、冠状面的位移越小。结论(1)骨折复位固定器三维有限元模型及计算方法有效,此建模及计算方法可供骨折复位固定器相关研究使用。(2)骨折复位固定器不同固定针针径可影响胫骨近端骨折块位移,固定针针径越大时,胫骨近端骨折块移位越小。(3)不锈钢材料的骨折复位固定器比钛合金材料的骨折复位固定器的刚度大。(4)骨折复位固定器近端穿针位置改变可影响胫骨近端骨折块矢状面位移,近端穿针位置越接近胫骨后缘,胫骨近端骨折块在矢状面位移越小。