作者：龙登燕; 纪爱敏; 赵仲航; 方润心; 陈长胜接骨螺钉生物相容性应力传递参数有限元分析正交试验直观分析方差分析权矩阵方法
摘要：背景:当前骨科螺钉参数研究多集中于力学性能方面,缺少对其生物相容性的评估。目的:探究接骨螺钉材料属性及几何参数对生物相容性的影响规律,探求各因素及水平的最佳组合,为接骨螺钉的设计提供理论参考。方法:针对接骨螺钉5个因素的3个水平进行正交试验方案设计,因素A为螺钉直径(4.5,5.5,6.5 mm),因素B为螺纹牙型(矩形、梯形、三角形),因素C为螺钉螺距(1.75,2.25,2.75 mm),因素D为螺纹深度(0.5,1.0,1.5 mm),因素E为弹性模量(45,110,200 GPa),分别对18组不同螺钉参数下的骨-钉三维模型进行生物力学有限元分析,得出各组试验方案下的应力分布情况及2个试验指标值:皮质骨-螺钉之间的应力传递参数STPα,松质骨-螺钉之间的应力传递参数STPβ。利用权矩阵分析方法对正交试验数据进行分析进而得出影响规律及最佳组合。结果与结论:不同因素的不同水平对于生物相容性影响程度不同,其中螺钉材料属性为最主要影响因素,其次是螺纹牙型、螺距和螺纹直径并且三者影响程度相近,而螺纹深度影响最小。正交试验所得最佳组合方案为大径为6.5 mm、梯形螺纹、螺距为2.75 mm、螺纹深度为0.5 mm、弹性模量为45 GPa的接骨螺钉。
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