锯片几何形状对HTO侧向皮质铰链上裂纹萌生和扩展的影响

山东益人机械有限公司发布时间：2021/10/1

介绍铰链在高胫骨截骨术（HTO）的固定和愈合中起主要作用。铰链的弱化是故障的危险因素。我们研究的目的是确定锯片切削刃的几何形状是否会影响铰链上的裂纹萌生或扩展。

假设

存在一定的切削刃几何形状，可以降低这种风险。

材料和方法

建立了具有横观各向同性弹性骨特性的有限元模型。进行了1.27毫米厚的锯切（前后方向全厚度），留下了1 厘米的横向皮质铰链。比较了三种不同的切削刃几何形状：矩形，U形，V形。在固定近端部分的情况下，向远侧施加的载荷将截骨术打开1秒钟，持续1 s。在第一个模拟中，铰链处没有开裂，而在第二个模拟中，加入15°向上倾斜的mm的裂纹。这两个模拟用于确定铰链处是否存在局部应力上升。该信息用于计算铰链的能量释放速率，该能量释放速率对应于在铰链上引发和扩展裂纹所需的能量。

结果

在第一个模拟中（无裂纹萌生），矩形锯片几何形状导致最低的局部应力集中。在第二个模拟中（带有裂纹萌生），U形几何形状导致最低的局部应力集中。U形几何结构的能量释放率最低，这意味着它在侧面皮质铰链上引发和传播裂纹的可能性最小。

讨论/结论考虑到与计算机建模有关的固有局限性，我们的发现表明，由于U形切削刃的能量释放率最低，因此它最不可能引发或扩展裂纹。这证实了我们的假设。

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