模拟髋关节置换后股骨假体应力松弛的力学特性分析

背景:以往髋关节与髋关节置换生物力学研究多以假体置入后压缩、弯曲、扭转力学性能与假体置入后三维有限元力学分析居多,关于模拟假体置换股骨置入不同假体后的应力松弛特性研究鲜有报道.目的:通过模拟髋关节置换后股骨的应力松弛实验,从流变学角度对临床髋关节置换后2种人工假体进行对比分析,为临床提供应力松弛特性参数.方法:随机取8个股骨标本作为传统型假体置入组,将标本分别固定于操作平台上,于小转子上方1.5 cm处至股骨颈外侧大转子底部截骨,去掉股骨头和大部分股骨颈,挖除股骨截面远端的松质骨,由大转子侧向远端通髓腔,确定髓腔位置,用髓腔锤扩髓,清除内部的碎屑;另取8个股骨标本作为保留股骨颈解剖型假体置入组.分别将2组标本置于试验机工作台上以50%/min的应变增加速度进行实验,设定时间7200 s,采集100个数据.结果与结论:①已有报道正常股骨7200 s应力松弛量为0.384 MPa,保留股骨颈解剖型假体组和传统型假体组7200 s应力松弛量分别为0.379 MPa 和0.362 MPa,保留股骨颈解剖型假体固定组7200 s应力松弛量大于传统假体固定组,差异有显著性意义(P < 0.05);②得出了2组标本的应力松弛数据,采用三参数模型建立了应力松弛方程,更有利于阐明不同假体置入股骨后的应力松弛特性;③结果表明,保留股骨颈假体固定组和传统假体固定组具有不同的应力松弛力学特性;保留股骨颈解剖型假体由于保留了股骨颈,对应力松弛力学特性影响较小.