髋臼假体在Lewinnek安全区内应力分布的有限元分析

摘要：

背景:虽然LEWINNEK等提出的髋臼假体放置的"安全区"概念[外展角(40±10)°、前倾角(15±10)°]广泛应用于临床,但是髋臼假体在Lewinnek安全区内时对髋臼骨质和假体应力分布的影响缺乏生物力学研究.目的:应用三维有限元法分析不同材料髋臼假体(陶瓷衬对陶瓷头,聚乙烯衬对金属头)在Lewinnek安全区内时对髋臼骨质和假体的应力分布特点.方法:对1名健康成年男性志愿者进行CT扫描,建立骨盆有限元模型,采用不同材料组合的髋臼假体安放位置在Lewinnek安全区内(共18种不同安放位置)建立髋关节置换模型,施加390 N的力学加载观察髋臼周围骨质和假体应力分布情况.研究方案的实施符合《赫尔辛基宣言》和新疆医科大学第六附属医院对研究的相关伦理要求,参与者对试验过程完全知情同意.结果 与结论:利用有限元静态垂直施加用力情况下,髋臼假体安放位置在Lewinnek安全区内时,①不论陶瓷对陶瓷还是金属对聚乙烯材料情况下,在前倾角5°外展角50°时臼杯的应力峰值最小、应力区域最小,在相同前倾及外展角度下,臼杯的应力峰值变化不明显;②在股骨头和内衬应力变化中,金属对聚乙烯材料在股骨头和内衬的应力峰值、应力区域更小,且不受臼杯角度变化影响;③结果 可见,在Lewinnek安全区内时,臼杯安装角度在前倾角5°外展角50°时联合金属对聚乙烯材料最理想,此方案臼杯、内衬、股骨头的应力峰值和应力区域最小,且股骨头及内衬的应力峰值和应力区域不受臼杯角度变化影响,并明显小于陶瓷对陶瓷的方案,可为临床提供参考.

关键词：Lewinnek安全区;髋关节假体;有限元分析;股骨头;内衬;臼杯;应力峰值;应力区域;陶瓷对陶瓷;金属对聚乙烯

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分类号：R459.9;R496;R318(治疗学)

资助基金：新疆维吾尔自治区自然科学基金2017D01C263

在线出版日期：2021-12-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：843-847