不同步速下髋关节置换后股骨的应力分析

作     者：李咏壑 孟昱 高丽兰 张春秋 叶金铎 LI Yong-he;MENG Yu;GAO Li-lan;ZHANG Chun-qiu;YE Jin-duo

作者机构：天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室机电工程国家级实验教学示范中心天津理工大学天津300384 天津市骨植入物界面功能化与个性研究企业重点实验室嘉思特华剑医疗器材(天津)有限公司天津300190 

基　　金：天津市科技支撑重点项目(18YFZCSY00890) 天津市科技计划项目生物医学工程科技重大专项(18ZXSGSY00010) 

出 版 物：《医疗卫生装备》 (Chinese Medical Equipment Journal)

年 卷 期：2021年第42卷第2期

页      码：6-11页

摘      要：目的:探讨人工髋关节置换后在不同步速时股骨的力学行为,为髋关节置换患者及医生提供参考性意见。方法:利用人体动力学软件LifeMOD进行步速为0.51、0.61、0.77 m/s的步态仿真,选取行走时全足放平、站立中相、加速推离、摆动中相4个步态事件获得各瞬间髋关节的承力条件,同时建立完整的髋关节置换三维有限元模型,将动力学软件得出的力学条件作为边界条件进行加载,分析置换后股骨的应力分布及其随步速变化的情况。结果:在不同步速的各步态事件下,置换后股骨的整体应力模式并未改变,均由股骨近端到远端逐渐增加,在股骨中下段达到最大,最大应力在前外侧和后内侧附近。在全足放平和加速推离时,股骨应力与步速呈正比,全足放平的应力最大值范围为13.6~17.9 MPa,区间相差4.3 MPa;加速推离的应力最大值范围为3.3~17.6 MPa,应力呈倍数增长。在站立中相和摆动中相时,股骨应力随步速变化略有波动,但是变化程度很小。结论:步速改变对站立支撑时的股骨应力影响不大,但对双腿摆动时的股骨应力有明显影响,特别是在加速推离阶段,股骨应力随着步速增加呈倍数增长,建议患者在髋关节置换术后尽量减慢步行速度。

主 题 词：人工髋关节置换 步态分析 股骨应力 有限元仿真 步速 

学科分类：0831[工学-公安技术类] 08[工学] 0836[0836] 

D　O　I：10.19745/j.1003-8868.2021023

馆 藏 号：203102096...