桡骨远端骨折锁定钢板刚度的拓扑优化研究

作     者：欧阳汉斌 钟环 魏波 陈海聪 梁振 黄文华 杨洋 Ouyang Hanbin;Zhong Huan;Wei Bo;Chen Haicong;Liang Zhen;Huang Wenhua;Yang Yang

作者机构：广东医科大学附属医院骨科中心湛江524001 南方医科大学基础医学院人体解剖学教研室广州510515 

基　　金：广东省医学科研基金(A2019104) 广东省科技计划项目(2016B090913004,2017B090912006) 国家重点研发计划(2017YFC1103400) 

出 版 物：《中华创伤骨科杂志》 (Chinese Journal of Orthopaedic Trauma)

年 卷 期：2020年第22卷第2期

页      码：152-157页

摘      要：目的对桡骨远端骨折锁定钢板结构进行优化设计,以应对骨折内固定个性化刚度需求。方法运用三维建模和计算机辅助设计软件完成桡骨远端骨折模型和常规钢板的模型构建,基于初始有限元分析结果,以轴向刚度下调33.33%且保留扭转刚度的90.00%以上作为优化目标,对常规钢板进行拓扑优化和重设计;通过有限元分析计算,对比常规钢板和优化钢板在轴向压缩和扭转工况下的内固定刚度和产生的骨折区应变。结果所获得的优化钢板轴向刚度为636.5 N/mm,下调幅度为19.7%,基本接近既定的目标刚度,优化后的扭转刚度为634.12 Nmm/°,下调幅度为8.8%,并未超出既定的目标限值;而骨折区应变变化方面,轴向应变相比切向应变呈现出更为显著的增加趋势,与刚度调控效果基本一致。结论通过拓扑优化的方法从钢板结构层面进行重设计,可实现骨折愈合的个性化内固定刚度调控。

主 题 词：桡骨骨折 骨板 有限元分析 拓扑优化 生物力学 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 0831[工学-公安技术类] 0403[0403] 1002[医学-临床医学类] 100210[100210] 1010[医学-医学技术类] 10[医学] 

核心收录：

D　O　I：10.3760/cma.j.issn.1671-7600.2020.02.013

馆 藏 号：203906925...