非骨水泥型人工髋关节固定界面初始稳定性的有限元力学分析

目的 利用有限元分析法探讨股骨假体柄-骨接触率及接触位置对非骨水泥型人工髋关节置换术后初始稳定性的影响.方法 基于一名成人志愿者股骨的DICOM格式CT图像数据,综合应用Mimics、SolidWorks软件构建股骨、假体柄实体模型,并定位装配,导入HyperMesh软件划分体网格,返回Mimics软件使用CT灰度值赋值法进行赋材质、建立人工髋关节置换术后有限元模型.最后在ABAQUS软件中设定15种不同柄-骨接触率的术后模型,然后进行攀爬楼梯仿真分析,分别计算柄-骨界面12171个节点的微动.结果 15例模型中有8例初始稳定性受到损害,有7例获得良好的初始稳定性,模型的平均微动范围在26.95～83.07μm之间,22.46％～86.97％假体柄多孔界面微动<40μm,此时可出现骨长入.结论 为了获得良好的初始稳定性,假体柄与骨骼之间的完全接触不是必要的,一些接触率<100％的模型,包括近端接触和/或皮质接触,比全接触模型展现出更好的初始稳定性;假体柄的初始稳定性同时受到接触率及其位置的影响,在保证接触率>43％的情况下,假体柄应具有近端接触或者皮质骨接触,以保证获得良好的初始稳定性.