人工髖關(guān)節(jié)假體系統(tǒng)的生物力學(xué)研究.pdf

1、人工髖關(guān)節(jié)置換是在外科骨整形領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的一種治療髖關(guān)節(jié)病變,恢復(fù)病人行走功能的有效方法.對(duì)全髖關(guān)節(jié)置換系統(tǒng)進(jìn)行全面的生物力學(xué)分析,有利于了解人工關(guān)節(jié)假體系統(tǒng)的力學(xué)特性,對(duì)假體的臨床選擇及個(gè)體化設(shè)計(jì)有很大幫助.本文采用三維有限元方法對(duì)人工髖關(guān)節(jié)假體，以及置換后股骨-假體系統(tǒng)的生物力學(xué)特性進(jìn)行了分析,包括人工髖臼內(nèi)襯的應(yīng)力、假體頭頸結(jié)合面的微動(dòng)磨損以及髖關(guān)節(jié)置換后股骨和假體上的應(yīng)力情況.不同假體頭直徑、聚乙烯內(nèi)襯厚度和假體頭材料的頭臼模型

2、接觸分析的結(jié)果顯示,髖臼內(nèi)襯的應(yīng)力隨假體頭直徑的增大逐漸減??；而內(nèi)襯厚度和假體頭材料對(duì)內(nèi)襯應(yīng)力的影響很微弱.步態(tài)周期中,應(yīng)力的變化過程顯示,腳掌踏地時(shí)刻內(nèi)襯上的應(yīng)力最大；支撐相的應(yīng)力水平明顯高于擺動(dòng)相；整個(gè)步態(tài)過程中應(yīng)力的集中區(qū)域?yàn)轶y臼后上四分之一處.文中還對(duì)假體頭頸接觸模型進(jìn)行了分析,以評(píng)價(jià)接合面處的微動(dòng)磨損情況.結(jié)果顯示,隨假體頭直徑的增大,頭頸接觸面的位移幅值和接觸應(yīng)力都逐漸減小:隨著接合面錐度的增大,相對(duì)位移幅值有所降低,而在小

3、錐度范圍內(nèi),接觸應(yīng)力隨角度的增大呈下降趨勢(shì),但若角度過大反而會(huì)造成接觸應(yīng)力的明顯升高；氧化鋁陶瓷頭與Ti6A14V頸的搭配產(chǎn)生最小的位移幅值及接觸應(yīng)力,最大程度地減輕了微動(dòng)磨損.髖關(guān)節(jié)置換后假體及股骨上的應(yīng)力分析結(jié)果顯示,置換后,股骨上的應(yīng)力比置換前有明顯的降低,應(yīng)力在股骨下端1/3處最大；假體頸部產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中；假體柄長(zhǎng)對(duì)股骨及假體上的應(yīng)力影響不大,而隨著頸干角的增大,股骨上的應(yīng)力略有升高,假體頸部應(yīng)力明顯降低；低彈性模量的鈦合金