(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211196913.6 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 上海市第一人民医院 地址 200080 上海市虹口区海宁路10 0号 (72)发明人 孙伟　蔡郑东　马小军　华莹奇　 孙梦熊　王崇任　沈嘉康　左东青　 汪红胜　昝鹏飞　 (74)专利代理 机构 上海卓阳知识产权代理事务 所(普通合伙) 31262 专利代理师 周春洪 (51)Int.Cl. A61F 2/30(2006.01) A61F 2/32(2006.01) A61F 2/34(2006.01) G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 一种盆骨假体上有无支撑杆固定的有限元 计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种盆骨假体上有无支撑杆固 定的有限元计算方法， 包括以下步骤： 采集骨盆 数据、 利用数据建立两个计算模型、 划分网格、 赋 予相应的物理性能、 模拟人体加载和计算得到结 果。 其优点表现在： 临床上盆骨若发生了疾病或 者粉碎性骨折， 常考虑将那部分锯掉， 并安装假 体来弥补盆骨功能， 但现有的骨盆假体生存率较 低， 往往是因为所用结构 承载不了身体的重量所 致， 而现有支撑杆辅助固定假体， 但支撑杆辅助 固定的效果暂无数据支撑， 本发 明采集实际数据 来构建三维有限元模型， 探讨了安装假体时有支 撑杆棒辅助固定以及无辅助固定措施两种工况 下盆骨的应力及变形， 过程简单， 涉及软件少， 数 据真实可靠， 为临床提供有效的参 考。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115475033 A 2022.12.16 CN 115475033 A 1.一种盆骨假体上有无支撑杆固定的有限元计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： a)经过术前CT或MRI扫描后得到患者骨盆数据； b)利用数据建立两个计算模型， 计算模型包括患者切除后的正常骨盆、 假体和连接假 体的螺钉， 其中一个模型有支撑杆辅助固定， 另一个模型没有支撑杆辅助固定， 有支撑杆的 模型中， 支撑杆共两条， 一条上连骶骨前方， 下连髋臼杯假体， 另一条上连腰椎， 下连髂骨假 体； c)对盆骨、 假体、 螺钉及支撑杆使用一阶四面体单元逐个划分网格， 可得到有限元模 型； d)画好网格模型后， 对盆骨、 假体、 支撑杆及螺钉赋予相应的物理性能如表1： e)模拟人体上半身的质量进行加载， 加载方法是在脊椎横截面上施加0.278MPa、 方向 竖直向下的压强载荷； f)本计算模型中， 不考虑充盈其中的健、 肌肉及软组织的作用， 只对盆骨进行理论分 析， 计算得 出结果表明： 支撑杆明显加强盆骨的刚度及稳固性。 2.根据权利要求1所述的盆骨假体上有无支撑杆固定的有限元计算方法， 其特征在于， 所述两个模型中的盆骨、 假体以及螺钉的材料性能、 结构尺 寸及规格完全一致， 区别仅在于 是否有支撑杆辅助固定 。 3.根据权利要求1所述的盆骨假体上有无支撑杆固定的有限元计算方法， 其特征在于， 所述两个模型中没有对螺钉中的螺纹进行建立， 模型中的螺钉是锥形光杆， 杆体与螺钉孔 内壁实行粘接约束。 4.根据权利要求1所述的盆骨假体上有无支撑杆固定的有限元计算方法， 其特征在于， 所述模型中对螺钉头进 行简化， 在螺钉头开了安装孔， 没有螺帽， 通过粘接约束将支撑杆与 安装孔内壁固定住。 5.根据权利要求1所述的盆骨假体上有无支撑杆固定的有限元计算方法， 其特征在于， 所述螺钉与假体均为钛合金， 两者物理性能一致， 将两颗用于固定支撑杆的螺钉与假体作 为一个整体进行分析计算。 6.根据权利要求1所述的盆骨假体上有无支撑杆固定的有限元计算方法， 其特征在于， 所述螺钉孔、 螺钉和装配 配合面划分较细网格， 剩余的部分划分较粗大的网格。 7.根据权利要求1所述的盆骨假体上有无支撑杆固定的有限元计算方法， 其特征在于， 所述假体与盆骨配合 面采取摩擦约束， 摩擦系数f＝0.15 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115475033 A 2一种盆骨假体 上有无支撑杆固定的有限元计算方 法 【技术领域】 [0001]本发明涉及盆骨建模技术领域， 具体地说， 是一种盆骨假体上有无支撑杆固定的 有限元计算方法。 【背景技术】 [0002]盆骨的一个重要作用是将人体上半身的重量通过脊椎分担到两只腿上， 并实现人 的直立行走功能， 盆骨一侧发生粉碎 性骨折后， 临床上常考虑将粉碎部 分锯掉， 并安装假体 来弥补盆骨功能， 假体通过螺钉安装在盆骨锯断面上， 为了增加盆骨的刚度及稳定性， 可使 用支撑杆辅助固定， 而支撑杆辅助固定的效果暂无 数据支撑 。 [0003]本发明拟建立定制人工半骨盆置换假体联合骶骨前方及腰椎椎弓根螺钉固定后 的三维有限元模型， 探讨了安装假体时有支撑杆棒辅助固定以及无辅助固定措施两种工况 下盆骨的应力及变形， 为临床提供有效的参 考数据。 [0004]关于本发明一种盆骨假体上有无支撑杆固定的有限元计算方法目前还未 见报道。 【发明内容】 [0005]本发明的目的是， 提供一种盆骨假体上有无支撑杆固定的有限元计算方法。 [0006]为实现上述目的， 本发明采取的技 术方案是： [0007]一种盆骨假体上有无支撑杆固定的有限元计算方法， 包括以下步骤： [0008]a)经过术前CT或MRI扫描后得到患者骨盆数据。 [0009]b)利用数据建立两个计算模型， 计算模型包括患者切除后的正常骨盆、 假体和连 接假体的螺钉， 其中一个模型有支撑杆辅助固定， 另一个模型没有支撑杆辅助固定， 有支撑 杆的模型中， 支撑杆共两条， 一条上连骶骨前方， 下连髋臼杯假体， 另一条上连腰椎， 下连髂 骨假体。 [0010]c)对盆骨、 假体、 螺钉及支撑杆使用一阶四面体单元逐个划分网格， 可得到有限元 模型。 [0011]d)画好网格模型后， 对盆骨、 假体、 支撑杆及螺钉赋予相应的物理性能如表1： [0012] [0013]e)模拟人体上半身的质量进行加 载， 加载方法是在脊椎横截面上施加0.278MPa、 方向竖直向下的压强载荷。 [0014]f)本计算模型中， 不考虑充盈其中的健、 肌肉及软组织的作用， 只对盆骨进行理论 分析， 计算得 出结果表明： 支撑杆明显加强盆骨的刚度及稳固性。说　明　书 1/4 页 3 CN 115475033 A 3