DOI: 10.12307/2025.880
不同松质骨体积分数影响股骨颈骨折裂纹扩展的有限元分析
杜传佳1
焦姣2
周继和3
王帅4
刘国辉4
王杨1
尚画雨4
王慧明5
张晓沛6
1.成都体育学院 运动训练学院,四川省 成都市 6414182.香港浸会大学,运动及健康科学系,香港特别行政区 9990773.成都体育学院 运动医学与健康学院,四川省 成都市 641418;四川省八一康复中心(四川省康复医院),康复工程科,四川省 成都市 6111304.成都体育学院 运动医学与健康学院,四川省 成都市 6414185.四川省八一康复中心(四川省康复医院),放射科,四川省 成都市 6111306.武汉体育学院,研究生院,湖北省 武汉市 430079
摘要：背景:股骨颈骨折是老年人群中常见且具有高度危害性的骨折类型,其发生率随着年龄增长而显著增加.目前,股骨颈骨折的损伤机制尚未完全明确,尤其是在力学表征、裂纹萌生及失效机制等方面.
目的:采用有限元法分析不同松质骨体积分数对股骨颈裂纹扩展的影响,为深入探析股骨颈骨折的力学机制提供理论支持.
方法:将1例健康志愿者的股骨近端CT数据导入Mimics 19.0进行三维重建,构建含有皮质骨、松质骨股骨近端模型,导入ABAQUS/CAE 2021中赋予材料参数,并使用随机批量删除单元Python脚本,构建35%,30%,25%和20%松质骨体积分数股骨近端有限元模型,结合内聚力模型分析在2 mm轴向位移载荷作用下股骨颈骨折的力学响应及其损伤机制.
结果与结论:①与35%松质骨体积分数模型相比,20%松质骨体积分数模型的承载力下降10.02%,表明松质骨体积分数减小会削弱股骨颈的力学性能,增加骨折风险;②剪切失效单元/总失效单元最大比值均在90%以上,高速轴向冲击载荷下剪切失效主导股骨颈骨折的形成;③结果表明,松质骨体积分数减小明显削弱了股骨颈的力学性能,增加骨折风险;高速轴向冲击载荷下股骨颈骨折机制以剪切失效为主.
关键词：股骨颈松质骨体积分数骨质疏松症骨折有限元法生物力学内聚力模型内聚力模型牵引-分离准则裂纹扩展
分类号：R459.9(治疗学)R318(医用一般科学)R683(骨科学（运动系疾病、矫形外科学）)
论文发表日期：2026-05-28
在线出版日期：2026-03-20（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 3753-3759 )
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