【摘要】：目的:通過(guò)使用三維有限元分析法,建立第3掌骨及近節(jié)指骨三維有限元模型,分別模擬并分析Swanson假體和新型限制型小關(guān)節(jié)假體在第3掌指關(guān)節(jié)置換術(shù)后不同屈伸角度的生物力學(xué)情況,探究新型限制型小關(guān)節(jié)假體在關(guān)節(jié)置換術(shù)中的可行性。方法:1、第3掌骨及近節(jié)指骨三維有限元模型的建立:選取一名正常的處于功能位的成年男性手部CT,將其導(dǎo)入Mimics 10.0軟件中,選取第3掌骨及近節(jié)指骨并建立三維模型,在Geomogic Studio 10.0軟件中進(jìn)行精細(xì)化處理后導(dǎo)入Ansys 12.0軟件中,經(jīng)網(wǎng)格劃分后完成第3掌指關(guān)節(jié)三維有限元模型。2、假體模型的建立:使用游標(biāo)卡尺準(zhǔn)確測(cè)量Swanson假體及新型限制型小關(guān)節(jié)假體的各結(jié)構(gòu)大小數(shù)值。在Ansys 12.0軟件中使用Workbench功能,根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)精確建立Swanson假體及新型限制型小關(guān)節(jié)假體。同樣經(jīng)過(guò)材料賦值、網(wǎng)格劃分后完成假體的三維有限元模型的建立。3、假體模型的三維有限元分析:按照第3掌指關(guān)節(jié)置換術(shù)的臨床手術(shù)方法,分別將Swanson假體及新型限制型小關(guān)節(jié)假體與第3掌指關(guān)節(jié)完成配對(duì)工作,以第3掌骨基底為不動(dòng)點(diǎn),在近節(jié)指骨頭背側(cè)處施加一垂直于近節(jié)指骨的200N的負(fù)荷矢量,計(jì)算第3掌指關(guān)節(jié)不同角度下Swanson假體與新型限制型小關(guān)節(jié)假體整體應(yīng)力分布及變化情況;計(jì)算不同角度下Swanson假體鉸鏈區(qū)及新型限制型小關(guān)節(jié)假體轉(zhuǎn)動(dòng)軸部分的應(yīng)力分布情況,分析兩假體旋轉(zhuǎn)軸區(qū)域應(yīng)力分布及變化、最大應(yīng)力發(fā)生時(shí)假體的彎曲角度;計(jì)算不同角度下Swanson假體和新型限制型小關(guān)節(jié)假體柄與骨髓腔剪切力及相對(duì)位移變化情況,分析兩假體柄在骨髓腔內(nèi)發(fā)生滑動(dòng)時(shí)的剪切力變化及相應(yīng)屈伸角度,探究新型限制型小關(guān)節(jié)假體在關(guān)節(jié)置換術(shù)中的可行性。結(jié)果:(1)利用Mimics 10.0軟件、Geomogic studio 10.0軟件、Ansys 12.0軟件可以將CT數(shù)據(jù)掃描后的第3掌指關(guān)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建,精確建立起了第3掌指關(guān)節(jié)的三維有限元模型。在精確測(cè)量各部分組件數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上通過(guò)Workbench軟件進(jìn)行三維有限元建模,精確建立了Swanson假體及新型限制型小關(guān)節(jié)假體的三維有限元模型。(2)在200N的垂直應(yīng)力負(fù)荷作用下,在-50°~60°(即最大背伸50°到最大曲屈60°)期間,新型限制型假體轉(zhuǎn)動(dòng)軸處的載荷應(yīng)力小于Swanson假體,且Swanson假體隨著屈伸角度的增加應(yīng)力向中間鉸鏈部分轉(zhuǎn)移,而新型假體有向兩端柄處轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。Swanson假體在曲屈30°時(shí),假體柄無(wú)明顯滑脫。當(dāng)屈曲至30°時(shí),假體柄在骨髓腔內(nèi)明顯發(fā)生滑動(dòng),屈曲角度再次增加時(shí),最大位移呈現(xiàn)線(xiàn)性增加;同樣,在背伸30°以?xún)?nèi)時(shí),Swanson假體柄在骨髓腔內(nèi)未發(fā)生明顯滑脫,直至背伸40°時(shí)明顯發(fā)生腔內(nèi)滑動(dòng)現(xiàn)象。新型限制型小關(guān)節(jié)假體在各屈伸角度時(shí)的最大位移變化較小,均未發(fā)生假體明顯滑脫現(xiàn)象。結(jié)論:新型限制型小關(guān)節(jié)假體的生物力學(xué)優(yōu)于Swanson假體,在限定的角度內(nèi)可自由屈伸,具有較好的生物力學(xué)平衡性,不易產(chǎn)生關(guān)節(jié)松動(dòng)及假體斷裂,并保留了關(guān)節(jié)的活動(dòng)功能,使關(guān)節(jié)在日常生活中發(fā)揮更大作用,為臨床進(jìn)行關(guān)節(jié)置換術(shù)提供了新的選擇,具有廣闊的市場(chǎng)及應(yīng)用前景。
【圖文】：

迦，

本文編號(hào)：2663222