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《西北工业大学》 2007年
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CF/PEEK骨板固定效果和骨板设计依据的研究

杨红艳  
【摘要】:利用接骨板进行内固定是骨科治疗骨折常用的手段之一。对骨折进行骨板固定后,骨折端的活动度取决于外部负荷的大小、固定系统的刚度以及骨折间桥接组织的刚度。传统骨板多为金属材料,弹性模量与骨的差异过大,容易引起应力遮挡效应;耐腐蚀、抗疲劳性差,易发生失效;且与骨的接触面积大,破坏了皮质骨的血供,不利于骨折的愈合。碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料能克服金属材料的弊端,且透X光,利于手术后的观察分析,是一种理想的接骨板材料。本文主要研究了CF/PEEK骨板的固定效果和骨板的设计依据,是下一步合理设计这种新材料骨板的基础,主要内容和结果如下: 采用ANSYS有限元模拟软件,建立了三种固定方式的力学模型(传统螺钉固定型(方式一)、螺钉缺省固定型(方式二、三)),研究了CF/PEEK骨板固定骨折的效果。结果表明:1)三种方式下,CF/PEEK骨板比金属骨板更利于骨折的愈合:板内、螺钉内应力集中程度降低、幅值减小;完整骨内最小应变增大,应变进入骨的正常生理区(200με<应变<2500με)的范围增大;断骨内应变分布较均匀。2)对于金属材料骨板,固定方式三使完整骨内最小应变增大、断骨内应变分布均匀,更利于骨折愈合;对于CF/PEEK骨板,固定方式二、三均利于骨折愈合。 系统研究了骨板的设计依据,得出:骨板材料的选择要优先考虑生物相容性与力学性能;骨板的力学性能分析主要指刚度和强度分析,骨板刚度的大小应以固定后骨折端的微动量(决定愈合的效果和疼痛感)来判别,微动量难以实验测量,可通过有限元模拟的方法来估算;骨板外形结构的设计应同时兼顾AO及BO原则;螺钉固定时要注意区分最大扭矩与最佳扭矩,一般使其受力达到强度或韧性极限的2/3即可。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TH781

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