胫骨骨折有限元模型建立及生物力学分析

目的：建立基于CT图像的正常人和胫骨平台骨折患者的胫骨三维有限元模型，计算出骨骼模型的位移和应力分布。方法通过对1名健康成年人和1名胫骨骨折患者膝关节的多排螺旋CT扫描，获得连续断层图片，将CT断层图像导入Mimics软件中建立人体胫骨三维面网格模型后，应用ANSYS软件对模型进行体网格划分，材料赋值，生成两人胫骨有限元模型，并对模型进行分析计算。结果胫骨平台外加载荷后，正常人与患者受载面的峰值应变出现的方位相反，正常人出现在胫骨内侧，而患者则出现在胫骨外侧。两者的等效应力均沿胫骨向下逐渐减小，且均在胫骨上中1／3处出现了应力集中现象，而患者还在骨折处出现应力集中；正常人的形变位移梯度比骨折患者明显；两人在整体应力分布变化上差异明显。结论成功建立了胫骨三维有限元模型，得出了正常人与骨折患者之间胫骨的生物力学特性差异，为骨科医师手术治疗方案的制定提供了重要参考依据。