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去骨瓣减压术作为救治颅脑损伤的手术方法,在近十年来的许多研究和临床应用中,得到了广泛关注,已经成为一种治疗颅脑损伤的主要治疗方案。
本文以Mimics逆向反求、ABAQUS有限元分析为手段,主要为了确定去骨瓣的最佳位置和最佳大小,分析了研究了颅脑损伤去骨瓣减压术中的生物力学问题,建立了有限元方法对这一问题进行分析。本文的主要内容和成果如下:
1.分析颅压升高的特点,总结颅压变化特征,建立了包含硬脑膜、颅骨及头皮的可用于颅脑损伤去骨瓣减压术研究的有限元分析模型。
2.针对现有的硬脑膜与头皮的本构方程具有多参数分阶段的特点,导致了有限元分析时计算成本过高,并且由于多次应用中值定理而影响数值的可信度。所以提出了将完整的本构方程分成三段单独表示的本构方程,降低了参数的数量,从而降低了计算成本以及减少了应用中值定理的次数。并且应用FORTRAN语言对有限元软件ABAQUS进行二次开发,编写了硬脑膜与头皮粘弹性参数的用户自定义材料子程序。
3.针对有限元分析只适用于质量守恒材料,而无法仿真头皮和硬脑膜等质量不守恒材料的特点,提出了将预定义场分析方法应用于头皮和硬脑膜分析中的方法,从而很好的模拟了头皮和硬脑膜材料因质量不守恒而出现的应力松弛现象。
4.根据上述方法,对颅脑损伤去骨瓣减压术的有限元分析模型进行计算,得到了硬脑膜在高颅压下的应力云图,采用不同大小去骨瓣情况下的头皮膨出变形图,以及采用双侧去骨瓣情况下的头皮膨出变形图。评价得出去骨瓣的最佳位置和最佳大小,验证了上述方法的有效性。
最后对全文进行了总结,并对生物力学应用于颅脑损伤学进一步研究作出了展望。