基于abaqus的髌骨下极骨折内固定方式的有限元分析.docx

基于Abaqus的髌骨下极骨折内固定方式的有限元分析

李国梁1鲍益东1丁咚1何双建2

1南京航空航天大学机电学院

2南京军区总医院

摘要：目的建立两种髌骨骨折内固定的三维有限元模型，应用Abaqus有限元软件分析研究这两种固定方式下

髌骨的生物力学性能，并结合临床经验对比分析有限元结果。方法使用CT扫描机对志愿者自足底至大腿中段

进行扫描，通过三维医学图像建模软件Mimics17重建出髌骨的三维模型。应用Geomagicstudio2012软件进行

实体化，最终建立髌骨模型。使用CATIA三维建模软件建立用于固定的环扎钢丝和独立垂直钢丝的三维模型。

将建好的髌骨及钢丝的三维模型导入Abaqus中建立髌骨骨折内固定的三维有限元模型，并对其进行生物力学性

能分析。结果有限元分析结果表明，固定方式改良前后，髌骨总体最大位移和应力以及某一点的位移分别为：

1.026mm、0.306mm；3.535e+3Mpa、1.431e+3Mpa；0.759mm、0.106mm。结论改良后的固定方式治疗髌骨骨折

有较好的生物力学性能，是一种高效、简易、稳定的治疗方式。有助于病人术后尽快康复。

关键词：髌骨下极；骨折；内固定；有限元分析

FiniteElementAnalysisonInternalFixationMethodsforPatella

InferiorPoleFractureBasedonAbaqus

GuoliangLi1YidongBao1DongDing1ShuangjianHe2

1NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics

2NanjingGeneralHospital

Abstract:PurposeWecreatefinite-elementmodelsofpatellainferiorpolefracturefixedwithtwodifferentinternal

fixationmethodsandhavethefiniteelementmechanicalanalysisonthem.Andwecomparethetwointernalfixationsof

patellainferiorpolefracturebythefiniteelementanalysisandclinicalexperience.MethodsWeobtainedpatellamodel

databyCTscanner,rebuiltthethree-dimensionalmodelofpatellabyMimics17andperformedthematerializationof

patellamodel.Next,three-dimensionalmodelsofcerclagewiringandseparateverticalwiringforinternalfixationwere

establishedbyCATIA.Finally,wecreatedfinite-elementmodelsofpatellainferiorpolefracturefixedwithtwodifferent

internalfixationmethodsbasedonAbaqus.ResultsInfiniteelementbiomechanicalstudy,thetotalmaximum

displacementofthemodel,thesamepointdisplacementvaluesandthetotalmaximumstressofthemodelinoriginaland

modifiedinternalfixationmethodswere1.026mmand0.306mm,0.758and0.135mm,3.535e+3Mpaand1.431e+3Mpa,

respectively.ConclusionsThemodifiedseparateverticalwiringtechniqueseemstobeaneffective,simpleandminimally

invasivesurgerywhichcanprovidestablefixatio