一种预测内固定接骨板剩余寿命的方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种预测内固定接骨板剩余寿命的方法及应用，包括以下步骤：S1：获取骨折骨的三维图像模型，结合临床治疗时的植入物三维布局模型，构建有限元模型，同时从中获取骨折骨的弹性模量数据；S2：将弹性模量数据和载荷应用到有限元模型中在有限元分析的基础上进行静力学分析，计算得到接骨板的应力集中区域，在应力集中区域插入预制的裂纹，构建接骨板剩余寿命评价模型；S3：向接骨板剩余寿命评价模型中输入不同时期的骨痂弹性模量和载荷，得到具条件下的剩余寿命数值模型。基于以上方法能够对患者的术后恢复进行指导，避免了直接二次手术替换接骨板对患者带来更多的病痛和负担。

【技术实现步骤摘要】
一种预测内固定接骨板剩余寿命的方法及应用
本专利技术属于基于图像处理的医学辅助评估领域，具体涉及一种预测内固定接骨板剩余寿命的方法及应用。
技术介绍
由金属接骨板和螺钉等植入物组成的内固定系统被证明是目前临床应用较为广泛的骨折治疗手段之一。内固定方法避免了外固定等不利因素，为断开的长骨提供了有效的解剖复位和坚强固定，使患者能够提前负重与锻炼，促进骨折的早期愈合。其中接骨板作为内固定系统中的主要承载结构，在体内承担着由患者步态变化和体重带来的疲劳循环载荷。下肢骨承受的压力在患者不同步态运动下相差较大，而骨与接骨板的应力分配又受骨愈合时期骨痂强度的调控；接骨板在体内时长时间的服役下，位于接骨板应力集中的区域就会萌生微裂纹，在循环应力的作用下，微裂纹逐渐地扩展，直至接骨板完全断裂。接骨板的失效对患者正常骨愈合过程会造成灾难性的影响,也限制了植入物的广泛使用。在实际应用中，由内固定失效导致的骨折延迟愈合和二次骨折等事故经常发生，据临床数据显示，植入物的失效形式主要为接骨板的断裂、变形，当接骨板裂纹出现时，其是否更换取决于裂纹剩余寿命的多少。目前植入物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预测内固定接骨板剩余寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：获取骨折骨的三维图像模型，结合临床治疗时的植入物三维布局模型，构建有限元模型，同时从中获取骨折骨的弹性模量数据；/nS2：将弹性模量数据和载荷应用到有限元模型中在有限元分析的基础上进行静力学分析，计算得到接骨板的应力集中区域，在应力集中区域插入预制的裂纹，构建接骨板剩余寿命评价模型；/nS3：向接骨板剩余寿命评价模型中输入不同时期的骨痂弹性模量和载荷，得到具条件下的剩余寿命数值模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种预测内固定接骨板剩余寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取骨折骨的三维图像模型，结合临床治疗时的植入物三维布局模型，构建有限元模型，同时从中获取骨折骨的弹性模量数据；
S2：将弹性模量数据和载荷应用到有限元模型中在有限元分析的基础上进行静力学分析，计算得到接骨板的应力集中区域，在应力集中区域插入预制的裂纹，构建接骨板剩余寿命评价模型；
S3：向接骨板剩余寿命评价模型中输入不同时期的骨痂弹性模量和载荷，得到具条件下的剩余寿命数值模型。


2.根据权利要求1所述的一种预测内固定接骨板剩余寿命的方法，其特征在于：所述的S2中裂纹插入应力集中区域后构建接骨板剩余寿命评价模型包括以下步骤：
判断裂纹的扩展是否终止，
S21：若否，在有限元模型的基础上，采用Paris公式da/dn＝a(ΔG)b计算裂纹单次扩展需要的载荷循环次数Nx，其中G＝K2/E，
式中a为裂纹长度，n为载荷循环次数，K为与载荷成正比关系的应力强度因子，G为应变能释放率，a、b为换算后的参数，E为骨痂的弹性模量；
S22：若是，停止执行步骤S21,将S21每一步循环计算的载荷循环次数N1、N2…直至Nn求和的结果N作为接骨板剩余寿命。


3.根据权利要求2所述的一种预测内固定接骨板剩余寿命的方法，其特征在于：步骤S3包括以下步骤：
S31：输入不同时期的骨痂弹性模量和载荷，确定对应条件下的接骨板的应力集中区域；
S32：给定初始裂纹尺寸...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵仲航，纪爱敏，谢瑶，邓铭，刘志，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32