王冬梅  董谢平  王尚城  王成焘

摘要： 目的 利用三维有限元法研究髋部护具对人体股骨骨盆复合体在侧向冲击载荷作用下生物力学响应的影响。方法 基于中国力学虚拟人模型库建立股骨骨盆软组织复合体的三维有限元模型，包括皮质骨、松质骨和软组织，并在此基础上建立髋部护具和股骨骨盆软组织复合体系统的三维有限元模型；同时，在两个模型中构建刚体平面仿真地面。约束地面刚体，对两个模型均施加侧向2 m/s的速度载荷，整个仿真分析时间设定为20 ms。通过三维有限元分析计算获得两模型受侧向冲击载荷过程中应力、应变变化特性，对比分析髋部护具对股骨骨盆复合体生物力学响应的影响。结果 髋部护具使股骨骨盆复合体在侧向冲击载荷作用下的应力峰值出现时间提前4 ms以上，且应力应变水平出现大幅度降低；皮质骨上的应力峰值降低67.88%以上，松质骨上的峰值应力下降69.34%以上，松质骨上的压缩主应变峰值降低可达63%。结论 在侧向冲击载荷作用下，髋部护具对股骨骨盆复合体具有良好的保护作用，能够有效预防骨折的发生或降低骨折风险。