河北医科大学学报

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应用有限元法比较 3 种内固定器械固定不稳定骨盆骨折的效果

  

  1. 河北医科大学第三医院创伤急救中心,河北省骨科研究所,河北省骨科生物力学重点实验室,河北 石家庄 050051
  • 出版日期:2016-02-25 发布日期:2016-04-27
  • 作者简介:崔蕴威( 1986- ),男,河北保定人,河北医科大学第 三医院工程师,医学硕士,从事骨科三维有限元及 3D 打印技术相关 研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目( 81271975 );河北省医学科
    学研究重点课题( ZL20140290 )

Comparisonofthreetypesofinternalfixationforunstablepelvicfractures : afiniteelementanalysis

  1. ( EmergencyCenterofTrauma , theThirdHospitalofHebeiMedicalUniversity ,
    Key
    LaboratoryofOrthopaedicBiomechanicsofHebeiProvince , OrthopaedicResearch
    InstitutionofHebeiProvince , Shijiazhuang 050051 , China
  • Online:2016-02-25 Published:2016-04-27

摘要: 目的 通过构建完整骨盆的有限元模型,应用有限元法对 3 种内固定物治疗不稳定型骨盆骨折的疗
效进行比较。方法 随机选取 1 名成年健康男性,经 CT 扫描,层厚 1mm ,影像资料以医学数字成像和通信格式保
存。应用 Mimics 、 GeomagicStudio 、 SolidWorks 、 Abaqus 等软件建立完整骨盆的三维有限元模型。建立不稳定骨
盆骨折的有限元模型,分别置入 3 种不同的内固定器械,模拟对骶骨施加 500N 垂直负荷,计算骨盆模型的最大位
移值、应力值、应变值及骶骨骨折断端的缝隙移位值,进行比较。结果 在 500N 垂直载荷下,应力经骶骨、两侧骶
髂关节、髂骨弓状线至双侧髋臼。通过分析结果可知在 500N 的载荷下,内固定后的骨盆模型发生应变很小。骨
盆模型整体发生的位移依次是骶髂螺钉固定的模型(
1.86mm )、可调式微创接骨板( 6.89mm )、张力带接骨板
(
9.10mm )。骨盆模型中骶骨骨折缝隙的分离移位值依次是骶髂螺钉固定的模型( 1.75mm )、可调式微创接骨板
(
3.00mm )、张力带接骨板( 8.03mm )。结论 完整的骨盆是个稳定的力学结构。三维有限元方法证实 2 枚骶髂螺
钉固定骨盆的稳定性大于可调式微创接骨板固定骨盆的稳定性,更大于张力带接骨板固定骨盆的稳定性。

关键词: 骨盆, 骨折, 内固定器, 有限元分析

Abstract: ] Objective Tobuildanormalpelvicfiniteelementmodelandtocomparethe
stabilityofunstablepelvicfracturesfixedwiththreekindsofinternalfixatorbythree-dimensional
finiteelementanalysis.Methods A normaladultmalewaschosenrandomlyandscannedby
computerizedtomography ( 1mmslicethickness ) .Theresultswereconservedindigitalimaging
andcommunicationsinmedicineformat.Thefiniteelementmodelwasmadeusingthesoftwareof
Mimics , GeomagicStudio , SolidWorks , Abaqus.Thefiniteelementmodelofunstablepelvic
fracturewassetup , andthefractureofposteriorpelvicringwasfixedwiththreekindsofinternal
fixatorseparately.Aloadingof500Nwasputandthebilateralacetabulumwasconstrained.The
strain , displacementandstressnephogramsofthepelvicmodelandtheshiftoffracturegapwere
obtained.Results Under500 N verticalload , thestresspassedthroughsacrum , bilateral sacroiliacjointandthearcuatelinetothebilateralacetabulum.Under500Nverticalload , the
strainconcentratedofthe modelwasverysmall.Thedisplacementsofpelvic model were
iliosacral ( IS ) model ( 1.86mm ), minimallyinvasiveadjustableplate ( MIAP ) model ( 6. 89mm ),
tensionbandplate ( TBP ) model ( 9.10 mm ) .TheshiftoffracturegapinpelvicmodelwasIS
model ( 1.75mm ), MIAPmodel ( 3.00mm ), TBPmodel ( 8.03mm ) .Conclusion Thepelvisisa
steadystructure.Underverticalload , thestabilityoftheunstablepelvicfracturesfixedwith
MIAPislessthanthatfixedwithtwoISscrews , andbetterthanthatfixedwithTBP.

Key words: pelvis , fractures , internalfixators , finiteelementanalysis