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当前骨科临床上常用的骨折内固定修复材料多为不锈钢、钛合金等,其弹性模量远大于人骨,用镁合金修复骨折有降低骨折愈合后期应力遮挡效应和免除患者二次手术痛苦的优点。本研究筛选总体性能较好的镁合金AZ31,设计制备镁合金接骨板、接骨钉,进行镁合金降解实验和镁合金与钛合金接骨板固定股骨中段骨折的电测实验和数值模拟,并以LC-DCP十孔镁合金接骨板为例进行骨愈合数值模拟,研究镁合金材料在不同力学环境下的降解规律以及镁合金材料与钛合金材料在骨生物力学应用领域的差异。主要研究内容如下:(1)阐述医用镁合金的国内外研究现状,提出对医用镁合金研究的必要性;阐述骨生物力学的研究现状,为课题研究提供研究思路和理论支持。(2)设计镁合金螺钉降解实验,研究不同压强下镁合金螺钉的降解规律;设计镁合金接骨板接骨钉固定新鲜羊胫骨的降解实验,研究不同轴向加载情况下,镁合金接骨板接骨钉的降解规律。结果表明,力学环境对镁合金的降解速率产生影响。(3)设计电测实验研究镁合金材料与钛合金材料固定股骨中断骨折的力学性能差异,选取人工骨与防腐股骨为研究对象,贯穿骨愈合模拟的三个阶段(断裂时期、愈合前期及愈合后期)研究两种材料的力学性能差异。结果表明,随着骨折逐渐愈合,接骨板所受应力逐渐下降,而股骨干所受的应力逐渐增加,股骨侧一般承受压应变,接骨板侧一般承受拉应变,镁合金材料与钛合金材料具有比较相似的力学性能。(4)进行与电测实验相对应的数值模拟,主要分析对比两种材料固定股骨中断骨折系统各部分的的应力分布,并与电测实验结果进行对比,总结镁合金材料与钛合金材料在骨愈合各个阶段的力学特性。结果表明,股骨部分和骨痂断片部分镁合金组最大等效应力大于钛合金组最大等效应力;接骨板部分和接骨钉部分钛合金组最大等效应力大于镁合金组,数值模拟与电测实验规律基本相同。(5)以股骨中断骨折为例,从数值模拟的角度探究镁合金LC-DCP十孔接骨板在骨愈合各个阶段的力学性能,发现随着骨折逐渐愈合,接骨板与接骨钉的最大等效应力逐渐下降,接骨钉的最大等效应力大于接骨板的最大等效应力。