基于有限元方法的模拟,对可生物降解浮雕锁定压缩板的骨折固定配置因素进行模拟

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 骨科生物力学 骨科生物力学
• 材料工程 材料工程 材料工程

背景情况:

• 可生物降解的植入物正在发展,但优化它们的机械性能,以固定骨折仍然是一个挑战.
• 选择合适的材料和植入物设计对于最大限度地提高功能结果至关重要.
• 固定配置因素,如骨板清除和螺杆放置,显著影响植入物性能.

研究的目的:

• 使用Mg合金螺丝优化可生物降解浮雕锁定板 (BELCP) 的固定配置,以提高腿骨骨折固定中的机械性能.
• 为了确定骨板清除,断片间隙,螺丝固定位置和螺丝号码的最佳参数.
• 通过模拟来最大限度地减少骨板结构中诱导的压力.

主要方法:

• 基于有限元法 (FEM) 的模拟被用于分析应力分布.
• 使用Mg合金螺丝的可生物降解浮雕锁定板 (BELCP) 在一个空洞的圆柱状皮质骨模型上模拟,该模型代表了股骨碎片.
• 优化是通过在模拟人体体重 (62公斤) 下系统变化的骨板清除,断片间隙,螺丝固定位置和螺丝数进行的.

主要成果:

• 最佳的固定配置实现了41.96 MPa的最小诱导应力.
• 与最大应力配置相比,这种最佳配置显示出显著的应力降低:空隙减少85%,间隙减少18%,螺丝位置减少6%,螺丝数减少48%.
• 理想的配置包括最小的骨板清除,3毫米的断片间隙,以及使用8个螺丝,锁定螺丝从BELCP中心启动.

结论:

• 用Mg合金螺丝为BELCP的优化固定配置显著提高了在骨折固定中的机械性能.
• 该研究确定了特定的参数 (最小清除距离,3毫米间隙,8个螺丝),可以最大限度地降低压力并提高植入物稳定性.
• 在优化后,BELCP为骨科骨折治疗提供了一个有前途的生物降解植入物解决方案,需要进一步的实验验证.