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基于尺桡骨三维有限元模型分析桡骨远端骨折的生物力学特征

         
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cqvip:背景:近年来关于桡骨远端骨折机制偏向定性的研究多数仅限于二维分析,易受多种因素影响,导致结果不甚满意,而利用CT数据建立三维有限元模型可更好评估人体骨骼变异情况。目的:通过建立尺桡骨三维有限元模型,检测桡骨远端骨折生物力学,并进行桡骨远端骨折发生机制研究。方法:获取1名50岁健康女性左侧上肢肱骨远端到腕关节中段CT扫描影像学资料,志愿者对试验方案知情同意,且经CT扫描显示正常,排除患有骨科相关疾病。利用三维有限元分析软件Ansys 16.0建立尺桡骨三维有限元模型,模拟手腕背伸、掌屈、尺偏、桡偏时力的加载,观察记录不同载荷下模型各部分应力;分析不同模型角度时桡骨远端骨折形成及裂纹走向。结果与结论:①腕关节处于背伸位时,前臂旋前和前臂旋后桡骨背侧缘中点受压应力,随背伸角度增大而增大;前臂旋前和前臂旋后桡骨掌侧受张应力,随背伸角度增大而增大;②腕关节处于掌屈位时,前臂旋前和前臂旋后桡骨背侧缘中点受张应力,随掌屈角度增大而增大;前臂旋前和前臂旋后桡骨掌侧受压应力,随掌屈角度增大而增大;③前臂旋前背伸位及前臂旋后掌屈位时,桡骨裂纹首先出现于松质骨与密质骨交界处桡骨远端表面受最大张力一侧,骨折裂纹沿掌远端向近背端,与骨轴线45°角方向发展;④前臂旋前掌屈位及前臂旋后背伸位时,桡骨裂纹首先出现于松质骨与密质骨交界处桡骨远端表面受最大张力一侧,骨折裂纹沿远背端向近掌侧,与骨轴线45°角方向发展;⑤结果表明,手腕背伸、掌屈、尺偏、桡偏进行力的加载,骨折首先出现于松质骨与密质骨交界处桡骨远端表面受最大张力一侧,裂纹走向与所受应切力和张应力方向有关。

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