董双鹏王成焘齐宝芬张述焦永哲张路陈长胜

    (1.国家食品药品监督管理局 天津医疗器械质量监督检验中心，天津 300384；2.上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240；3.常州奥斯迈医疗器械有限公司，江苏常州 213022)

    肱骨内植物材料选择及预紧力影响的参数化研究*

    董双鹏1**王成焘2齐宝芬1张述1焦永哲1张路1陈长胜3

    (1.国家食品药品监督管理局 天津医疗器械质量监督检验中心，天津 300384；2.上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240；3.常州奥斯迈医疗器械有限公司，江苏常州 213022)

    基础研究?

    0035

    背景：目前，关于肱骨及接骨板的生物力学研究较多，但甚少将两者组合为一个骨折固定模型并将材料及预紧力作为参数进行研究。

    目的：通过带接骨板的肱骨骨折有限元模型的生物力学仿真，比较不同接骨板和螺钉材料、预紧力对举重过程中接骨板及螺钉失效可能性的影响，以及对骨折应力遮挡效率的影响。

    方法：利用肱骨点云数据和接骨板及螺钉几何数据进行装配，得到带接骨板的肱骨骨折有限元模型，将举重动作逆向动力学仿真得到的关节力和肌肉力作为有限元仿真的载荷边界条件。采用相同的有限元模型进行参数化研究，比较不同接骨板和螺钉材料及预紧力对接骨板、螺钉、骨折缝及其周围肱骨应力变化的影响。

    结果：相同预紧力下，采用不锈钢材料接骨板和螺钉的应力大于钛合金和钛材料，即采用不锈钢材料接骨板和螺钉失效的危险性大于钛合金和钛材料；采用不锈钢材料时肱骨的应力遮挡率大于钛合金和钛材料；采用相同材料时，增加预紧力会导致接骨板和螺钉的应力增加，但会减小肱骨的应力遮挡率。

    结论：接骨板和螺钉的材料属性及预紧力大小等因素均对接骨板、螺钉以及骨的应力分布有一定影响。本文建立的分析方法同样适用于其它部位骨折固定的应力分析。

    肱骨骨折；有限元分析；逆向动力学仿真；参数化

    Background:Now there are many biomechanical researches on humerus or humeral bone plate.However,there are few reports on humerus bone-plate system using material properties and pre-tightening force as parameters.

    Objective:To evaluate the effect of bone plate material and pre-tightening force on stress distributing of bone and plate through biomechanical simulation of the finite element model of fracture humerus bone with plate. ......