下肢植入式骨整合假肢的生物力學(xué)研究.pdf

1、研究背景：下肢植入式骨整合假肢是植入截肢患者殘肢骨髓腔內(nèi)并經(jīng)肌肉皮膚伸出體外的一種新型假肢。它克服了傳統(tǒng)接受腔假肢的許多缺點(diǎn)，目前己成為下肢假肢發(fā)展的趨勢(shì)之一，也成為下肢假肢研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。但下肢植入式骨整合假肢還存在許多問(wèn)題需要解決，因此有必要進(jìn)行相關(guān)研究。 目的：建立下肢植入式骨整合假肢動(dòng)物模型，研究什么樣的種植體更適合做下肢植入體，其中包括對(duì)種植體構(gòu)形、種植體不同表面處理的研究。觀察下肢植入體－骨界面結(jié)合情況隨著時(shí)間

2、的變化情況。通過(guò)有限元方法對(duì)種植體－骨界面的初始應(yīng)力分布進(jìn)行分析，將計(jì)算所得的初始應(yīng)力分布和組織學(xué)觀察結(jié)果進(jìn)行對(duì)照分析，研究它們之間是否存在某種關(guān)系。 方法：分別建立2個(gè)月、4個(gè)月、6個(gè)月的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ透?6個(gè)，種植體采用紡錘形和螺紋形兩種，表面處理采用HA等離子噴涂和Al<,2>O<,3>噴砂兩種。對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)標(biāo)本進(jìn)行生物力學(xué)撥出實(shí)驗(yàn)，考察撥出力的大小并根據(jù)撥出力和骨一種植體界面的接觸面積計(jì)算撥出剪切強(qiáng)度大小。同時(shí)，對(duì)標(biāo)本進(jìn)行X

3、光照片，通過(guò)觀察骨一種植體界面的透射區(qū)情況，判斷骨－種植體界面的結(jié)合情況。另外，建立與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的有限元模型，利用有限元分析軟件中的過(guò)盈配合方法計(jì)算骨－種植體界面的初始應(yīng)力分布。 結(jié)果：生物力學(xué)撥出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示種植體的撥出力和撥出剪切強(qiáng)度隨著植入時(shí)間的增長(zhǎng)而增加。另外，對(duì)于植入相同時(shí)間的植入體，螺紋形植入體的撥出力和撥出剪切強(qiáng)度均大于紡錘形植入體。X光照片觀察結(jié)果顯示，種植體一骨界面的透射區(qū)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而減少，也就是說(shuō)纖

4、維性組織逐漸減少，骨整合逐漸形成。有限元結(jié)果表明對(duì)于紡錘形植入體，骨上的應(yīng)力分布較均勻，沿著植入體的軸向，從植入體的頂端到植入體的基樁，骨上的應(yīng)力逐漸減小。對(duì)于螺紋形植入體，骨上的應(yīng)力分布不均勻，骨上在螺紋牙頂處出現(xiàn)應(yīng)力集中，從螺紋牙頂沿著螺紋牙側(cè)到螺紋牙底，應(yīng)力逐漸減小，在螺紋牙底處應(yīng)力最小。另外，根據(jù)最終初始應(yīng)力與骨的破壞強(qiáng)度相當(dāng)?shù)睦碚?，?jì)算得出對(duì)于紡錘形植入體骨上能夠承受的最大過(guò)盈量為0.1mm，對(duì)于螺紋形植入體骨上能夠承受的最大