3D打印技术在骨科
3D打印钛合金个性化骨盆假体生物力学的初步有限元分析
中华创伤骨科杂志, 2015,17(1) : 18-22. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1671-7600.2015.01.006
摘要
目的

通过有限元分析的方法评价3D打印钛合金骨盆假体的生物力学性能。

方法

选取1例男性右侧髂骨巨大软骨肉瘤患者,拟行半骨盆切除人工半骨盆置换术。术前行CT和MRI检查,利用三维图像融合技术判断髂骨周围肿瘤侵袭范围,确定外科边缘及截骨平面,根据截骨后骨盆缺损范围利用计算机辅助设计(CAD)建立患者骨盆有限元模型,经过有限元分析后利用3D打印技术定制个性化钛合金骨盆假体。在Abaqus软件中对已建立的3D打印骨盆假体模型进行有限元分析,测量骨盆假体的von Mises应力、相对位移和整个有限元模型的应力集中点。

结果

3D打印钛合金骨盆假体的最大von Mises应力为25.29 MPa,远小于钛合金的屈服强度(950 MPa)。应力集中区域为假体与骶骨连接钉孔附近。患者术后3个月逐渐弃拐行走,术后半年假体情况稳定,患者活动正常。

结论

根据有限元模型计算结果,3D打印钛合金骨盆假体可满足生物力学要求,计算结果与患者术后随访结果一致,该方法可为3D打印骨科内置物临床应用提供生物力学依据。

引用本文: 叶堃, 王金武, 胡志刚, 等.  3D打印钛合金个性化骨盆假体生物力学的初步有限元分析 [J] . 中华创伤骨科杂志, 2015, 17(1) : 18-22. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1671-7600.2015.01.006.
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半骨盆截除手术风险主要产生于肿瘤切除的过程中,但如果假体设计不良,势必增加手术时间、难度和附加创伤。因此,相对于传统切削加工的组配式人工半骨盆假体,3D打印假体可以实现复杂的实体构建,能充分满足置入物与局部解剖的高匹配度,假体还可以设计出多孔表面,有利于残余肌肉的附着点重建,另外制造出的实物有助于医生对复杂的三维解剖结构做出最真实、准确的评估。

 
 
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