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面向3D打印的钛合金点阵接骨板设计及其仿真

2021-03-02贾德君李范春徐一通

上海交通大学学报 2021年2期
关键词:效应变形模型

张 聪, 贾德君, 李范春, 徐一通, 张 源

(大连海事大学 船舶与海洋工程学院, 辽宁 大连 116026)

接骨板的内固定[1]在临床骨折治疗中的应用较为广泛,学者们从材料与结构设计两方面对内固定接骨板进行设计研究.在材料方面,医学上理想的接骨板需具有材料强度高、刚度小、弹性模量接近于人体骨骼的弹性模量、无毒无排斥反应、生物相容性[2]好等特点.在结构设计方面,用于固定的螺钉孔越少越好.医学临床经验表明:使用过多螺钉易造成应力集中、损坏接骨板的后果;而螺钉使用过少,又会导致接骨板系统的稳定性不足[3].

近些年,随着增材制造技术的发展,多孔点阵结构[4-5]逐渐进入人们的视线中,学者们在做了大量研究,以验证多孔微结构接骨板的可行性.研究表明,多孔结构可以有效提高接骨板的稳定性.在接骨板植入宿主体内后,接骨板上相互连通的孔,不仅可以提供宿主新生骨长入的空间,使骨骼与接骨板的结合更加牢固、紧密,还减少了接骨板与骨面的接触面积,方便了营养物质的吸收与代谢,同时降低术后并发症发生的可能性[6].Pobloth等[7]设计了不同刚度的蜂窝状3D钛合金网格支架,对比验证改变支架刚度后骨骼的增长愈合情况.研究结果表明:蜂窝状钛合金网格支架可有效降低应力屏蔽效应,促进大型动物骨骼的愈合再生.Chen等[8]开发多孔金属以降低植入物的刚度,减轻对骨骼应力屏蔽的影响.研究结果表明:微桁架处的应变……

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