摘要：在人工髋关节假体柄承受压力作用下,假设股骨和假体柄为完全结合的同心圆柱体,建立了一个相对完善的界面应力传递理论模型,获得了界面剪切应力和径向应力随轴向位置变化的分布.界面最大的剪应力发生在z=0处,即股骨颈的截面上.随着z的增大,界面剪应力呈幂指数减小.重要的是使得股骨假体柄与股骨之间界面应力在假体柄轴向上沿长度保持为一定常数且与施加于假体柄z=0处的压力相平衡,这样就不会出现股骨局部应力集中和假体柄下沉的现象.假设0<z<0.1 m区域内的剪应力值等于z=0.1 m处的值,计算出假体柄半径a随轴向位置变化的分布,进而为假体柄表面尺寸的设计提供一个理论参考依据.

摘要：目的基于一种新型髋关节假体柄设计,分析其在站立、行走、跑步和坐姿工况下的应力分布差异。方法基于人体CT数据,建立7组不同柄植入后的髋关节模型,利用有限元分析方法计算不同工况下假体柄和股骨应力情况。结果与植入传统假体柄相比,站立时新型假体柄植入后假体柄应力峰值降低23%、股骨应力降低72%。7种假体柄结果显示,假体柄高度为86.5 mm的新型设计最符合患者需求。多工况结果显示,患者处于坐姿,柄承受应力最小,使用寿命更长。结论新型假体柄有助于延长假体使用寿命,减小骨损伤风险。髋关节假体模型为后期柄的设计及患者术后康复提供科学理论支撑。

摘要：目的:分析髋关节置换中实心钛合金假体与骨小梁假体柄植入的应力。方法:基于Mimics软件逆向建立股骨模型,并使用Geomagic软件对股骨模型进行优化,再通过SolidWorks软件将模型实体化。将截骨后的股骨与金属股骨柄进行装配,并将装配好的模型导入ABAQUS中进行有限元计算。将股骨上部分为内侧近端点(小转子区)、外侧近端(大转子区)、股骨干近端点(茎突中段周围)、远端区域(茎突末端周围和远端)4个区域(处于不同整合状态),计算步态、爬楼梯载荷下植入实心钛合金假体和骨小梁假体前后的股骨应力以及区域未整合时的界面应力,并通过应力椭球分析骨界面的变形类型。结果:在小转子区,步态和爬楼梯载荷下骨小梁假体相比实心钛合金假体应力屏蔽率分别降低了20.5%和14.7%。实心钛合金假体存在不同整合状态时,步态与爬楼梯载荷下界面拉应力最大分别为10.842、12.900 MPa,剪应力最大分别为7.050、6.805 MPa;而骨小梁假体存在不同整合状态时,步态与爬楼梯载荷下界面拉应力最大分别为3.858、4.389 MPa,剪应力最大分别为4.156、3.854 MPa。2种不同载荷下,界面内侧剪应力椭球开口朝向两侧,骨界面发生拉伸变形;界面外侧剪应力椭球上下开口,发生压缩变形。结论:全髋关节置换术后,骨小梁假体的整体性能优于实心钛合金假体,且假体-骨界面未整合边缘易发生应力集中以及变形,引发进一步失效。

摘要：目的髋关节表面置换术被称为一种保骨手术,该手术只更换患病或受损的髋臼和股骨头表面,大部分的骨量得以保存。该手术适用于患有较小范围的股骨头缺血性坏死和轻微畸形的骨关节炎等疾病的年轻患者。本研究探讨表面髋置换中假体柄的长度对股骨近端生物力学的影响,找出假体柄的长度与股骨外侧皮质长度的关系。方法选取无髋关节疾病史的成年男性的股骨CT资料和常用表面髋假体,建立自然髋关节模型并建立表面髋假体模型。建立不同长度的表面髋假体柄,分别为60、55、50、45、40 mm。将皮质骨和松质骨分别赋予不同的弹性模量。股骨侧假体为锆铌合金材料,表面经过氧化形成金属陶瓷材料。使用有限元分析软件在股骨上方加载350 N观察股骨近端的应力变化。结果随着表面髋假体柄长度的减小,股骨上的最大Mises应力呈现出先增大后减小的趋势,最大主应变呈现先减小后增大的趋势;股骨头假体边缘和股骨交界处的应力值呈现出先减小后增大的趋势。结论当假体柄长度为50 mm时,此时股骨上的应力最大,为12.92 MPa;应变最小,为893.6με。由于建立模型的股骨外侧皮质长度为88 mm,通过计算,股骨假体柄长度与股骨外侧皮质长度的最佳比例应为57%左右,可以在此基础上进行表面髋假体结构设计。

摘要：人工肩关节置换术逐渐成为现代肩关节外科治疗的核心之一，为治疗复杂性肱骨近端骨折、盂肱关节骨关节炎、肱骨头坏死、盂肱关节类风湿性关节炎、肩袖性关节病等肩部疾病提供了有效的治疗手段，为肩关节外科的发展发挥了重要的作用，临床应用效果越来越满意[1-2]。