人工骨 3404（Sawbones 复合骨）学术解析
一、材料与结构
Sawbones 复合骨模型（SKU 3404）为大型左侧肱骨，采用短纤维填充环氧树脂（short fiber–filled epoxy）模拟皮质骨，并包覆 17 PCF 实心泡沫海绵模拟松质骨内核 [1]。这种复合结构具备高解剖细节和一致的物理性能，适合作为人体骨骼的模拟材料。
当前模型为第四代复合骨技术：相较第二代和第三代技术，它在弯曲刚度、扭转刚度、抗疲劳性能和断裂韧性方面均有显著提升 [2]。此外，与天然骨样本相比，第四代复合模型展现出更高的重复实验一致性和解剖学还原度 [3]。
二、应用领域
Sawbones #3404 常用于生物力学测试，例如：螺钉插入力矩、刚度与强度评估等实验 [4]。该模型作为尸骨的替代品，广泛应用于骨折固定、骨内钉设计、外科培训等研究，具有操作简便、可重复性高、不受伦理和存储限制等优点 [5]。
此外，Sawbones 还提供该模型的有限元（Finite Element, FE）数字文件（SKU 3907-10），兼容 Abaqus、ADPL、NASTRAN 等仿真软件，可用于计算机模拟与优化设计 [6]。
三、实验过程（示例设计）
3.1 实验目的
比较复合骨 #3404 与人类肱骨在螺钉插入力矩、弯曲强度、扭转刚度等方面的性能差异，并验证其作为测试替代物的可靠性。
3.2 材料准备
- 多个 Sawbones #3404 样本
- 人类尸骨对照组（若可获取）
- 标准螺钉型号（如 cortical 螺钉）
- 力学测试设备：扭转试验机、三点弯曲机等
3.3 试验步骤
- 在标定位置钻孔，并使用力矩传感器测量螺钉插入时的最大扭矩与剥离扭矩。
- 进行三点弯曲试验，记录载荷-位移曲线，求得弯曲刚度及断裂载荷。
- 扭转测试：在一定角速度下施加扭矩，测得扭转刚度及破坏转矩。
- 若采用有限元模型，则导入 Sawbones 提供的 FE 数值模型，在软件中施加相同边界与荷载条件，模拟实验流程 [6]。
3.4 数据分析
- 比较复合骨与尸骨间各项力学参数。
- 评估重复性：复合骨样本之间的标准偏差应更低。
- 有限元模拟结果与实验结果对比，以验证模型有效性。
四、实验结果与讨论
4.1 插入力与扭矩性能
研究表明，复合骨模型在螺钉与皮质骨交互方面与天然骨相似，且重复性更佳 [4]。
4.2 刚度与强度指标
第四代复合骨在弯曲和扭转刚度方面接近尸骨，同时其断裂韧性提高约 48%，疲劳性能提升近 300% [2,3]。
4.3 FE 模型验证
Sawbones 提供的有限元模型带有材料属性，可在仿真器械载荷响应时准确再现实验行为 [6]。
4.4 实验一致性优势
综合评述表明：Sawbones 人工骨在力学表现上与尸骨相似，且样本间变异性小，适合常规器械开发与教育训练 [5]。
五、东莞市泰帆贸易有限公司角色
作为中国地区的医疗器械贸易公司，东莞市泰帆贸易有限公司提供 Sawbones 产品（如 #3404 人工骨模型及其 FE 模型）的市场分销和客户支持，帮助高校、医院和科研机构获取标准化复合骨模型用于教学与研究。
六、总结与前景
Sawbones 复合骨 #3404 以其精确的材料结构、可靠的生物力学性能和数字化仿真功能，为骨科器械研发、外科培训与有限元研究提供高效替代方案。未来，其发展方向包括患者特异性模型、3D 打印定制与多材料复合骨研究。