西安红会医院骨科研制的新型个体化3D打印外固定架已取得良好的临床效果,但该外固定架缺乏必要的生物力学评估,限制了临床推广。基于此,本文采用有限元方法对该3D打印外固定架进行生物力学研究,为后续的力学性能测试提供参考依据,对外固定架的相关研究和临床应用也有一定的指导意义。为解决新型个体化3D打印外固定架的力学测试和临床推广缺乏理论依据的问题,本文基于Abaqus/Standard对其进行静态的生物力学分析和优化。首先,使用SolidWorks软件分别对Ilizarov外固定架和3D打印外固定架进行CAD建模,并基于Abaqus/Standard进行有限元静力学分析,以Ilizarov外固定架为研究对象建立并验证了有限元分析方法的正确性和准确性。其次,用上述方法对Ilizarov外固定架和新型3D打印外固定架分别加载轴向压缩载荷500N,扭转载荷20N·m和四点弯曲载荷200N进行刚度对比分析,评价二者的力学性能。最后,依次对3D打印外固定架的长短针直径、角度、轴向间距、相对位置以及骨偏心距进行参数化优化和结构化优化,得到生物力学性能较好的3D打印外固定架的结构配置,并提出相应建议作为医生参考。优化后3D打印外固定架的配置为:长针直径5mm、短针直径4mm,长短针角度90°,长短针轴向间距70mm,长针位于两短针中部,骨偏心距0~35mm外固定架的骨位移变化约2mm。3D打印外固定架的光敏树脂环的镂空去材处理前后的力学性能变化较小,均在临床接受范围。综上所述,本文确定了结构配置较为合理的新型3D打印外固定架,并提出了相应的优化建议,为后续的力学测试和临床推广提供了理论支撑,也为医生在复位手术中提供了参考依据。3D打印外固定架的自动复位和灵活性特点也表明了具有良好的医学应用前景。