有限元法分析不同负荷下髋臼区的应力分布

• 作者: 任国山 刘媛媛 宋翠荣 尹爱华 庞胤 张海峰 董毅
• 来源期刊: 中国组织工程研究
• 学科: 医学
• 关键词: 骨科植入物 数字化骨科 髋臼 三维有限元模型 有限元分析 应力分析
• 年，卷（期）: 2016,（39）
• 所属期刊栏目: 技术与方法 -- 数字化骨科
• 页码范围: 5867-5872
• 页数: 6页
• 分类号: R318
• 字数: 6928字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.39.014

摘要

背景：髋骨形状不规则，解剖结构复杂，难以测量其应力分布及传导过程。目的：基于CT数据，建立髋骨、股骨上段三维有限元模型，分析正立位下加载不同负荷时髋臼区的应力分布与传递特点，探索髋骨骨折的力学机制。方法：选择1名成年健康男性进行髋部CT扫描，获得影像数据，将数据导入Mimics 14.0，建立髋骨、股骨上段的三维模型；再经过划分网格、赋材质、转化为有限元模型，利用有限元分析软件Ansys 13.0计算负荷300，600，900，1200 N时，髋臼前壁、髋臼顶部、髋臼后壁的应力分布，髋臼各区应力值及髋臼单元的位移变化。结果与结论：①成功建立了髋骨和股骨的三维模型，包括284183个结点、160665个单元；②髋臼区应力分布特点：正立位各负荷下，应力最大值位于髋臼顶部后上方区域，后壁次之，前壁最小；应力经4条途径传递：经髋臼顶部向临近髂骨、沿骨盆界线向骶髂关节、向髋臼窝内传导、沿耻骨支方向传导；随加载负荷的增大，应力值增大，传导距离变远，髋臼单元应变量增大；③结果提示，基于CT数据应用Mimics 14.0软件建立的髋臼区三维模型仿真性高，可行有限元试验分析其不同负荷下的应力分布，为髋关节人工假体的设计提供指导数据。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	宋翠荣		26	61	5.0	5.0
2	尹爱华		15	64	6.0	7.0
3	任国山		47	194	8.0	11.0
4	张海峰		24	49	5.0	5.0
5	刘媛媛		21	16	3.0	3.0
6	董毅		9	14	2.0	3.0
7	庞胤		25	31	4.0	4.0