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有限元分析在骨科植入器械研发中的应用探讨

2021-11-30孙嘉怿郭晓磊郭亚娟

生物骨科材料与临床研究 2021年5期
关键词:有限元分析模型

孙嘉怿 郭晓磊 郭亚娟

有限元分析法(finite element analysis,FEA)是一种用于分析复杂固体力学和结构力学系统的方法,随着计算机应用技术发展,有限元分析软件的功能不断强化,医学影像技术逐步提高,其在骨科生物力学研究领域中得到广泛应用。目前,考虑到测试成本和时间消耗,骨科植入器械(以下简称“器械”)生产企业在研发过程中使用有限元分析的频率越来越高,作为器械力学性能研究的辅助工具,以加速器械设计的进程,降低时间和经济成本。然而,从器械注册申报资料的内容来看,在有限元分析方法的研究和认识上还存在一定不足。

本文围绕有限元分析方法的应用和实际使用情况展开论述,对有限元分析的注册申报资料存在的问题进行总结,并提出几点建议,以期为相关人员正确、合理地使用有限元分析方法提供参考。

1 有限元分析在器械研发中的应用

有限元分析可实现对骨骼、肌肉、韧带生物力学特性的模拟,用于人体骨骼生理特性、力学特性研究[1];或对骨科疾病治疗情况进行模拟,确定治疗方案、植入物设计及并发症防控等[2-4]。因此,在器械设计开发的不同阶段,都可以考虑使用有限元分析,通常会应用于以下几个方面。

在器械设计阶段,可利用有限元分析方法对临床疾病情况、器械预期应用的生物力学环境、器械植入方式等进行模拟,为临床治疗和产品的设计提供模型参考和数据支持[5]。根据疾病情况、治疗方案以及配……

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