本文關(guān)鍵詞：基于CT圖像建立可供動(dòng)態(tài)力學(xué)模擬分析的股骨頭壞死有限元模型

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【摘要】：目的:建立股骨頭壞死的有限元模型,分析股骨頭壞死的內(nèi)部應(yīng)力分布及力學(xué)特征,為股骨頭壞死塌陷的預(yù)防提供生物力學(xué)依據(jù)。方法:選取標(biāo)準(zhǔn)成年男性左側(cè)股骨頭壞死自愿者1例,采用16排螺旋CT對(duì)患者雙髖關(guān)節(jié)進(jìn)行掃描,獲得DICOM3.0格式的股骨頭圖像原始數(shù)據(jù),利用Amira軟件、Geomagic Studio軟件、Ansys軟件,建立壞死股頭與正常股骨頭有限元模型,分析慢步走時(shí)壞死股骨頭與正常股骨頭不同部位及不同骨質(zhì)的力學(xué)特征。結(jié)果:建立壞死股骨頭和正常股骨頭三維有限元模型,分別根據(jù)是否區(qū)分皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨,劃分其總體節(jié)點(diǎn)數(shù)和單元數(shù),并針對(duì)不區(qū)分和區(qū)分松質(zhì)骨及密質(zhì)骨的兩類模型,分別計(jì)算總網(wǎng)格數(shù)為4 513 322和3 132 783的加密網(wǎng)格模型,二者在等效應(yīng)力分布上趨勢(shì)一致,最大等效應(yīng)力相差4.3%.壞死股骨頭模型最大應(yīng)力值均小于正常股骨頭模型,尤其是在區(qū)分松、密質(zhì)骨時(shí)更為明顯,最大應(yīng)力值從52.110 3MPa降低到30.106 9MPa;壞死股骨頭模型的最大位移值為1.006 9mm,明顯大于正常股骨頭模型的0.583 6mm.結(jié)論:建立了較好幾何和物理相似性的、可重復(fù)應(yīng)用、可供動(dòng)態(tài)力學(xué)模擬分析的股骨頭壞死有限元模型,相比正常股骨頭建模,股骨頭壞死模型建立時(shí),將松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨材料區(qū)分賦值更有必要。
【作者單位】： 中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院望京醫(yī)院;北京理工大學(xué)生命學(xué)院;
【關(guān)鍵詞】： 股骨頭壞死 有限元模型 生物力學(xué) 股骨頭塌陷 CT圖像
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81373801) 北京市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(7142170)
【分類號(hào)】：R681.8;R816.8
【正文快照】： 股骨頭壞死作為骨科領(lǐng)域中的疑難性疾病,常因得不到及時(shí)的治療致股骨頭塌陷而不得不選擇人工關(guān)節(jié)置換�；颊咦陨淼呢�(fù)重和步行都是股骨頭塌陷的生物力學(xué)影響因素。因此,明確股骨頭壞死患者的生物力學(xué)特征,對(duì)有效保護(hù)股骨頭進(jìn)而預(yù)防其進(jìn)一步塌陷具有重要的意義。有限元方法的出

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