正常髋部与佩戴保护支具髋部的有限元对比分析

背景:有限元法因其具有不受样本量限制,实验误差小,重复性好等优点而成为防滑倒生物力学研究的重要手段.目的:建立正常骨盆以及佩戴护具骨盆的三维有限元模型,分析滑倒过程中骨盆各部位的应力、应变和位移分布,验证护具的有效性.方法:以中国数字人原始资料应用Abaqus 6.51软件构建正常骨盆以及佩戴护具骨盆的三维有限元模型,固定约束地面刚体,对整个骨盆模型加载2 m/s的速度载荷,程序运算后观测骨盆模型佩戴护具前后的应力、应变及位移随时间的变化规律和分布云图.结果与结论:与未佩戴护具比较,佩戴护具时滑倒过程中骨盆与地面的接触力、骨盆与地面产生最大接触力时松质骨最大压缩应变、大转子以及股骨颈周围应变最大值、大转子和股骨颈附近的最大von-Mises应力值、大转子和股骨颈处的平均应力值等均明显减小.提示髋部保护支具对大转子具有保护作用,能有效降低人体滑倒时转子间骨折的发生率.