【摘要】：當(dāng)前骨科臨床上常用的骨折內(nèi)固定修復(fù)材料多為不銹鋼、鈦合金等,其彈性模量遠(yuǎn)大于人骨,用鎂合金修復(fù)骨折有降低骨折愈合后期應(yīng)力遮擋效應(yīng)和免除患者二次手術(shù)痛苦的優(yōu)點。本研究篩選總體性能較好的鎂合金AZ31,設(shè)計制備鎂合金接骨板、接骨釘,進(jìn)行鎂合金降解實驗和鎂合金與鈦合金接骨板固定股骨中段骨折的電測實驗和數(shù)值模擬,并以LC-DCP十孔鎂合金接骨板為例進(jìn)行骨愈合數(shù)值模擬,研究鎂合金材料在不同力學(xué)環(huán)境下的降解規(guī)律以及鎂合金材料與鈦合金材料在骨生物力學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的差異。主要研究內(nèi)容如下:(1)闡述醫(yī)用鎂合金的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,提出對醫(yī)用鎂合金研究的必要性;闡述骨生物力學(xué)的研究現(xiàn)狀,為課題研究提供研究思路和理論支持。(2)設(shè)計鎂合金螺釘降解實驗,研究不同壓強(qiáng)下鎂合金螺釘?shù)慕到庖?guī)律;設(shè)計鎂合金接骨板接骨釘固定新鮮羊脛骨的降解實驗,研究不同軸向加載情況下,鎂合金接骨板接骨釘?shù)慕到庖?guī)律。結(jié)果表明,力學(xué)環(huán)境對鎂合金的降解速率產(chǎn)生影響。(3)設(shè)計電測實驗研究鎂合金材料與鈦合金材料固定股骨中斷骨折的力學(xué)性能差異,選取人工骨與防腐股骨為研究對象,貫穿骨愈合模擬的三個階段(斷裂時期、愈合前期及愈合后期)研究兩種材料的力學(xué)性能差異。結(jié)果表明,隨著骨折逐漸愈合,接骨板所受應(yīng)力逐漸下降,而股骨干所受的應(yīng)力逐漸增加,股骨側(cè)一般承受壓應(yīng)變,接骨板側(cè)一般承受拉應(yīng)變,鎂合金材料與鈦合金材料具有比較相似的力學(xué)性能。(4)進(jìn)行與電測實驗相對應(yīng)的數(shù)值模擬,主要分析對比兩種材料固定股骨中斷骨折系統(tǒng)各部分的的應(yīng)力分布,并與電測實驗結(jié)果進(jìn)行對比,總結(jié)鎂合金材料與鈦合金材料在骨愈合各個階段的力學(xué)特性。結(jié)果表明,股骨部分和骨痂斷片部分鎂合金組最大等效應(yīng)力大于鈦合金組最大等效應(yīng)力;接骨板部分和接骨釘部分鈦合金組最大等效應(yīng)力大于鎂合金組,數(shù)值模擬與電測實驗規(guī)律基本相同。(5)以股骨中斷骨折為例,從數(shù)值模擬的角度探究鎂合金LC-DCP十孔接骨板在骨愈合各個階段的力學(xué)性能,發(fā)現(xiàn)隨著骨折逐漸愈合,接骨板與接骨釘?shù)淖畲蟮刃?yīng)力逐漸下降,接骨釘?shù)淖畲蟮刃?yīng)力大于接骨板的最大等效應(yīng)力。
【圖文】：

第一章 緒論圖1-1 兩種鎂合金（ZX50和WZ21）圓柱銷腐蝕對比圖1-2 AZ91D（a）和LAF442（b）鎂合金體內(nèi)降解18周三維重建結(jié)果Duygulu 等[10]選取 AZ31 鎂合金設(shè)計制備螺釘，將其固定于羊髖骨中，12 周后使用掃描電鏡和 X 射線進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)都有較大程度的降解。Castellani 等[11]以鎂稀土合金小棒為研究對象，將其植入大鼠股骨，一個月后發(fā)現(xiàn)小棒表面凹凸不平，呈現(xiàn)出明顯的降解現(xiàn)象，不過半年后主棒體才進(jìn)入降解階段。Zhang 等[12]以鎂鋅合金小棒為研究對象，將圓柱體固定于小兔股骨，間隔一定時間進(jìn)行 X 光拍攝，3 周后發(fā)現(xiàn)棒體與骨組織已經(jīng)沒有明顯邊界

圖1-1 兩種鎂合金（ZX50和WZ21）圓柱銷腐蝕對比圖1-2 AZ91D（a）和LAF442（b）內(nèi)降解18周三維重建結(jié)果Duygulu 等[10]選取 AZ31 鎂合金設(shè)計制備螺釘，將其固定于羊髖骨中，12掃描電鏡和 X 射線進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)都有較大程度的降解。Castellani 等[11]以鎂小棒為研究對象，將其植入大鼠股骨，一個月后發(fā)現(xiàn)小棒表面凹凸不平，呈現(xiàn)降解現(xiàn)象，不過半年后主棒體才進(jìn)入降解階段。Zhang 等[12]以鎂鋅合金小棒為研將圓柱體固定于小兔股骨，間隔一定時間進(jìn)行 X 光拍攝，3 周后發(fā)現(xiàn)棒體與骨沒有明顯邊界，14 周后將余下的鎂合金棒體剝離并進(jìn)行稱重，結(jié)果僅為初始質(zhì)量Xu等[13]通過實驗表明鎂錳鋅合金18周后降解54%，通過鎂合金材料植入生物體表明鎂合金在生物體內(nèi)的降解為非線性的遞減特性。為了提高其耐腐蝕性，可以進(jìn)行熱處理、表面改性處理、制作復(fù)合材料等而使得合金含量不同的鎂合金在生物體內(nèi)的降解特性也具有一定的差別。XMg-Mn-Zn 合金為研究對象，對其進(jìn)行降解實驗，發(fā)現(xiàn) Mg-Mn-Zn 合金在前 4度較快，48h~96h 降解速率比較恒定。高家誠[15]等以純鎂、ZK60 與 Mg-5.6Zn-0.合金為研究對象，研究它們在模擬體液中的降解現(xiàn)象，結(jié)果表明降解 242 小時料質(zhì)量損失分別為 0.9%,3.1%和 1.7%。鄭玉峰[16]等歸納了兩種鎂合金在體外與體內(nèi)降解規(guī)律，，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前鎂合金材
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R687.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2565273