基于断裂力学的骨质疏松性大鼠股骨颈骨折有限元仿真

目的 国内关于大鼠股骨有限元模型的建立鲜有报道,对大鼠髋部骨折的有限元分析尚处于空白.文中旨在采用有限元分析方法,建立基于断裂力学的骨质疏松性大鼠股骨近端骨折的有限元模型.方法 获取1只健康成年SD大鼠股骨原始CT数据,初步建立大鼠右侧股骨三维有限元模型,进行网格划分、定义材料属性、设定边界条件、失效参数、加载载荷,构建骨质疏松性大鼠股骨颈骨折的断裂模型.测量模型断裂时刻及该时刻的受力分布Von Mises云图、剪切应力、应力、应变、位移,骨折起始点.结果 Von Mises应力云图显示:模型断裂时刻为0.109980 s,断裂起始时,最大应力、剪切应力主要分布在股骨颈内下方及外上方,最大应力为367.9 Mpa,剪切应力为200.4 Mpa;最大应变为1.2％,最大应变与裂纹扩展路径一致,自股骨颈内下方向上扩展;最大位移为1.6 mm,主要分布在股骨近端,集中于股骨头,大鼠股骨最终形成移位的股骨颈骨折模型.结论 骨质疏松性大鼠股骨颈骨折的有限元仿真模型成功建立,为动物实验的生物力学研究提供新的方法.