• 1. 上海理工大学 机械工程学院(上海 200093);
  • 2. 上海理工大学 公共实验中心(上海 200093);
  • 3. 海军军医大学附属长海医院 创伤骨科(上海  200433);
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骨折治疗常采用内固定法。为实现骨折的解剖复位和有效固定,内固定件的放置应顺应骨的生物力线,并适应骨皮质厚薄的特定解剖形态特征。为了探究人体骨骼生物力线和皮质厚薄分布特征及形成规律,本文以股骨近端为研究对象,应用三维重建技术建立三维模型;并以人类常见的单腿站立、外展和内收三种行为动作为工况,通过有限元分析得到股骨近端的生理应力分布情况。然后,本文运用结构拓扑优化方法模拟股骨近端在三种行为动作的综合作用下皮质厚薄的结构形态;并通过对比股骨近端解剖形态特征,分析股骨近端生物力线分布走向和骨皮质厚薄的特征及形成规律。研究结果表明,骨骼结构的生物力线和皮质厚薄形态特征及形成规律取决于人类活动时承受的载荷,生物力线的分布走向与骨生理承载时骨小梁排向和骨皮质纹路走向及坚实程度有关。本文提出的分析手段为确定骨骼的生物力线与皮质厚薄分布特征提供了一种解决方案,得出的结论或可指导骨折内固定件的合理放置。

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