定制型膝關(guān)節(jié)假體修復(fù)股骨遠端骨缺損的三維有限元分析.pdf

1、目的：通過對定制型膝關(guān)節(jié)假體修復(fù)股骨遠端骨缺損的三維有限元分析，探討假體柄長與截骨平面的關(guān)系，以期為臨床合理選擇假體柄長度提供理論依據(jù)。 方法：采用CT薄層掃描數(shù)據(jù)建立定制型膝關(guān)節(jié)假體修復(fù)重建股骨遠段大段骨缺損的三維有限元模型，比較遠端40％股骨骨缺損時150mm、160mm、170mm、180mm、190mm股骨假體柄長(模型A、B、C、D、E)和170mm股骨假體柄長時遠端30％、40％、50％股骨骨缺損(模型F、G、H)在

2、平地慢速(3km/h)行走步態(tài)周期20％時點即約為4倍體重負載下下肢人工關(guān)節(jié)假體系統(tǒng)受力情況。 結(jié)果：模型A～E隨股骨假體柄長度由150mm增加至190mm，整體模型表面內(nèi)外側(cè)應(yīng)力大小變化較前后側(cè)明顯；股骨皮質(zhì)應(yīng)力最大值出現(xiàn)在股骨距區(qū)域，由106.8Mpa減少至91.78Mpa，均未超過股骨軸向抗壓強度194Mpa；骨水泥承受應(yīng)力較低，應(yīng)力最大值出現(xiàn)在骨水泥上1/4段內(nèi)側(cè)(壓力側(cè))，由27.2Mpa減少至19.06Mpa，均未超

3、過骨水泥抗壓強度55Mpa；假體柄承載最大負荷，應(yīng)力最大值出現(xiàn)在假體柄中段內(nèi)側(cè)，應(yīng)力最大值變化不明顯，均未超過鈷鉻鉬合金抗拉強度665Mpa。模型F、G、H隨遠端股骨骨缺損由30％增加至50％，股骨皮質(zhì)應(yīng)力最大值由116.6Mpa減少至68.38Mpa；骨水泥應(yīng)力最大值由28.29Mpa增大至42.85Mpa，模型F、G骨水泥表面最大應(yīng)力位于上1/4段內(nèi)側(cè)(壓力側(cè))，未超過骨水泥抗壓強度55Mpa，模型H骨水泥表面最大應(yīng)力位于上1/4段

4、外側(cè)(張力側(cè))，已超過骨水泥抗拉強度20Mpa；假體應(yīng)力最大值由336.5Mpa增加至341.5Mpa，模型F、G假體柄末端及假體干為低應(yīng)力分布區(qū)，但模型H假體柄末端為高應(yīng)力分布。 結(jié)論：采用定制型膝關(guān)節(jié)假體修復(fù)股骨遠端大段骨缺損術(shù)后股骨應(yīng)力分布規(guī)律未發(fā)生根本性改變，說明使用腫瘤膝關(guān)節(jié)人工假體重建保肢符合人體生物力學(xué)規(guī)律，關(guān)節(jié)假體具有生物力學(xué)穩(wěn)定性；在遠端40％股骨骨缺損4倍體重靜力負載下，模型A～E(假體柄長度150mm～19

5、0mm)都符合假體固定的穩(wěn)定需要，出現(xiàn)骨折、骨水泥碎裂、假體柄斷裂幾率較小；但短柄假體(模型A、B)可引起骨、骨水泥應(yīng)力集中，術(shù)后發(fā)生骨折、骨水泥碎裂風(fēng)險較高，長柄假體(模型D、E)對骨的應(yīng)力遮擋范圍和程度大，術(shù)后易發(fā)生骨質(zhì)溶解產(chǎn)生界面松動，因此在本研究條件下模型C(假體柄長170mm)即股骨干截骨長度與假體柄長度之比接近1時較為適宜。在170mm假體柄長4倍體重靜力負載下，模型F、G(遠端股骨骨缺損30％、40％)都符合假體固定穩(wěn)定需