股骨远端缺损大小与骨折风险相关性的有限元分析
2015-07-02 文章来源:姚子龙 张余 马立敏 张健 孙芳 黄华扬 夏虹 点击量:684 我要说
目的:从生物力学角度,利用新的方法探讨股骨远端肿瘤病变大小与病理骨折风险的关系,以及研究骨折好发部位。
方法:根据正常人的CT扫描数据在Simpleware软件上进行三维重建,在股骨远端人为模拟不同范围的溶骨性破坏:松质骨缺损、皮质骨50%缺损、皮质骨70%缺损、皮质骨85%缺损,并进行网格化。利用计算机仿真软件AnyBody模拟正常人平地行走时的动作,导出股骨在整个运动过程中受到的肌肉力。利用Geomagic studio和Hypermesh软件完成目标模型与AnyBody模型的坐标匹配,将肌肉力加载在股骨上,在Abaqus软件上实现有限元分析,分析步态过程中股骨受到的von Mises应力、应变的大小及其集中部位。预测出现骨折风险的条件及部位。
结果:四个模型的von Mises应力变化趋势基本一致,在站立相中期达到应力最大值。85%皮质缺损模型的局部力最大,达到172MPa,接近屈服强度。其余3个模型的应力大小及变化趋势基本一致。从部位上来看,应力的集中点出现在股骨内髁上方以及髁间窝后上方。
结论:股骨远端肿瘤的溶骨性改变达到85%的皮质缺损时,骨折风险会明显增大,尤其在站立相中期股骨内髁骨折风险较大。