组织工程与重建外科杂志 ›› 2026, Vol. 22 ›› Issue (1): 34-.
摘要：
目的 构建小型猪下颌角骨折有限元模型，并在骨折处模拟安装自主研发的外固定装置，利用三维有限元技术分析该外固定装置的生物力学性能，为临床应用奠定基础。方法 选取1只体质量为20 kg的健康巴马小型猪，进行头颅CT扫描，将扫描的DICOM数据导入到Mimics中进行头颅三维重建，将STL格式文件导入到Geomagic Studio软件中完成几何逆建模，将生成的IGES格式的通用曲面几何文件导入到Solidworks软件中设置下颌角处虚拟骨折。同时将自主研发的下颌骨外固定装置数据导入到Solidworks软件中进行三维重建，并于下颌角骨折处进行模拟安装。将下颌骨IGES格式数据及外固定装置数据导入到 ICEM 软件中进行网格划分，生成 UNS网格文件，将其导入到 Workbench软件中分析一定载荷下的下颌骨及外固定装置的应力变化、应变。结果 经三维有限元分析，在右侧下颌骨第一磨牙窝加载垂直向下的 196 N载荷后，下颌角骨折断端两侧产生的最大主应力均小于下颌骨的极限强度 103 MPa。螺钉产生最大Von-Mises等效应力的位置是骨折后端上方，约为244.24 MPa。螺帽产生最大Von-Mises等效应力的位置也是在骨折后端上方，约为107.38 MPa。外固定板产生最大Von-Mises等效应力的位置是骨折前端下方螺孔处，约为138.54 MPa。螺钉材料为医用不锈钢 00Cr18ni14mo3，极限强度为 860 MPa。螺帽、外固定板的材料为钛合金 Tc4，极限强度为 895 MPa。外固定装置的 3 种结构产生的应力均低于其材料的极限强度。外固定装置整体变形量为 0.861 mm，应变量小。结论利用医学数字图像软件及三维有限元软件建立的小型猪下颌角骨折及外固定装置模型仿真度高，可提供多次模拟实验。根据三维有限元分析结果，自主研发的下颌骨外固定装置可实现小型猪下颌角处骨折的坚强固定。
