摘要：背景:伴随着社会进步,面对社会人口中快速发展的老龄化问题,膝骨关节炎发病率越来越高,全膝关节置换手术量逐渐增加。目的:通过对胫骨假体基座进行改进,研究假体尺寸与应力遮挡间的关系。方法:选择1例患有重度膝骨关节炎的女性患者,以Mimics为基础,通过提取膝关节骨骼结构模拟全膝关节置换手术,进行截骨、定位、置入操作,建立全膝关节置换假体(包含股骨假体、胫骨托、胫骨衬垫)的几何模型,对胫骨假体基座进行改进设计,分析不同胫骨假体基座对周围骨组织应力遮挡的影响。结果与结论:①与单柄胫骨髓内柄假体相比,四桩胫骨髓内柄假体设计在短桩周围会造成一定的应力遮挡,但是与较粗大的单个长柄相比,这种应力遮挡作用明显减小,并由4个短桩来均匀分担负荷,因而在桩底部不会造成应力集中;②中部有矩形孔的设计,不仅能提供相对好的稳定性,并且在一定程度上还有利于减少松质骨的应力遮挡,减少率达77.5%;③与单柄胫骨髓内柄假体相比,四桩胫骨髓内柄假体和中部有孔的四桩胫骨髓内柄假体都有很好的稳定性,可以在一定程度上减少应力遮挡,不会造成应力集中,为胫骨髓内柄的设计提供理论指导。

摘要：目的采用Wolff骨重建理论分析全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)对股骨近端骨重建进程的影响。方法根据骨重建控制方程,利用Python语言编写骨重建程序。在ABAQUS软件中分别建立术前股骨模型与术后股骨及假体有限元模型。对比THA手术前后骨重建进程,分析假体植入对THA术后中远期股骨力学性能的影响。结果假体植入后,股骨近端应力持续降低,受力点由股骨头转移到假体,出现明显的应力遮挡现象。应力遮挡区域内骨丢失现象严重。股骨干皮质骨变薄,应力遮挡有所缓解。假体底端内侧受挤压,应力显著高于外侧,此处骨质分布不均。结论THA术后股骨近端内侧出现明显的应力遮挡,导致骨丢失,造成假体松动;假体底端两侧应力水平存在差异,引起骨质分布不均,导致假体与股骨配合不紧密,造成术后患者大腿中段的疼痛。

摘要：背景:人体股骨髓腔具有扭转的解剖结构,如果股骨髓腔的扭转结构被复制到假体的柄体上,当假体插入髓腔并在假体上加载力时,假体将加载的力转换成股骨髓腔对柄体的扭转力并将该力传递到股骨近端。目的:优化股骨近端的力传递,避免假体近端应力遮挡。方法:利用人股骨标本的CT图片重建股骨髓腔的3D模型,将该3D模型作为柄体的设计模型。将定制式柄体模型与标准假体的近端模型拼合,形成定制式假体。采用机器人磨削技术制作定制式假体,并将定制式假体与标本股骨髓腔匹配。利用有限元仿真和实验方法分析假体上加载的力与假体近端扭转微动的关系。结果与结论:仿真和实验结果表明,股骨髓腔与柄体匹配的扭转结构,可有效地将假体上加载力以扭转力的形式传递到股骨近端,假体近端的扭转微动与柄体的微动相关,而柄体的微动可通过改变柄体与髓腔的匹配区大小得到控制。

摘要：背景:全膝关节置换后胫骨衬垫的过度磨损,以及关节假体的无菌性松动是导致膝关节假体失效的主要原因。假体与骨骼力学强度差异过大会导致骨上产生应力遮挡,进而诱发假体无菌性松动。目的:利用有限元方法分析植入功能梯度材料(functionally graded materials,FGM)胫骨假体后胫骨假体与胫骨近端松质骨的应力响应。方法:设计了两种不同孔隙率参数的钛合金-羟基磷灰石复合功能梯度材料(命名为FGMⅠ、FGMⅢ)和一种钛合金-理想骨弹性材料复合功能梯度材料(命名为FGMⅡ),其中FGMⅠ的孔隙率参数分别为0.1,1,1,FGMⅡ和FGMⅢ的孔隙率参数分别为0.4,0,1。建立全膝关节置换三维有限元模型,利用仿真软件Abaqus分析FGM与钛合金材料胫骨假体植入后,在伸直位0°及屈曲位30°和60°三种工况下胫骨假体与胫骨松质骨上的应力分布变化。结果与结论:(1)在不同工况下,与钛合金胫骨假体相比,FGM胫骨假体的最大Von Mises应力显著降低,且其松质骨与假体柄端接触部位上的应力明显减小。(2)胫骨松质骨沿不同路径的应力曲线和平均应力表明,在不同工况下,与钛合金胫骨假体相比,使用FGM假体后胫骨近端松质骨上的应力均有提升,其中FGMⅠ提高5.4%-17.3%,FGMⅡ提高1.0%-13.5%,FGMⅢ提高1.6%-15.4%。(3)结果表明,FGM胫骨假体有助于增加胫骨近端松质骨上的应力,减弱胫骨近端的应力遮挡效应,进而可降低胫骨假体无菌性松动发生的概率,延长假体的寿命,且FGMⅠ在3种FGM假体中效果最好。

摘要：自从1938年Phillip Wiles施行第一例全髋关节置换术以来,在假体的设计、工艺、材料,以及手术技巧方面有了很大的改进和发展.然而,人工髋关节置换术尚有许多不足之处有待进一步改进,其中假体松动是公认的手术失败的最主要原因之一[1].近年来的研究表明,假体周围的骨溶解是引起人工关节松动的最主要原因.引起假体周围骨溶解的原因及其发展过程尚未完全清楚,但其致病原因可归纳为两大主要因素:一为生物学因素,即骨溶解由磨损颗粒引起;另一为机械因素,即骨溶解由应力遮挡、关节液压力、假体固定不牢等引起.

摘要：通用型髋关节假体和个人股骨匹配度不足,易导致应力遮挡率过大。为制备与个人股骨相匹配的髋关节假体,基于人体下肢电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)数据,通过逆向工程技术建立股骨实体模型,利用提取的关键特征参数逆向建模,建立个性化髋关节假体模型,采用步态试验确定股骨受力情况,进行有限元分析和电测实验研究其生物力学性能。结果显示,在站立中期的步态载荷下个性化髋关节假体的应力遮挡率在7.64%~38.71%之间,通用型髋关节假体应力遮挡率在16.66%~49.32%之间。个性化髋关节假体可以减小应力遮挡率,可为髋关节假体研究人员提供参考。

摘要：提出了一种加压型假肢骨内植入体的设计,并对该植入体的生物力学特性进行评价。借鉴预加压固定技术,设计并制造出加压型假肢骨内植入体模型。运用应变电测量技术和原理,比较研究加压型骨内植入体与传统螺纹型骨内植入体对周围骨组织应力遮挡程度的差异。结果:加压型骨内植入体的应力分布与正常状态接近,而两种植入体间除远离假体的L4、M4点外,其余各测量点均有显著性差异(p<0.01)。结论:加压型假肢骨内植入体较传统骨内植入体具有更优良的生物力学特性,能有效地减少甚至避免应力遮挡效应的发生。

摘要：随着髋关节假体设计和疗效的不断改善,短柄假体在治疗发育性髋关节发育不良方面越来越受到关注。目前非骨水泥型全涂层短柄假体的设计特征及手术技巧报道尚少。文章探讨了非骨水泥型全涂层短柄假体的设计特征及其行全髋关节置换治疗成人髋关节发育不良的早期临床疗效。对2012年10月至2014年12月因发育性髋关节发育不良采用非骨水泥型全涂层短柄假体行全髋关节置换术的成人患者进行回顾性分析。共收治38例43髋,男13例,女25例;年龄42-76岁,平均62岁。病理分型采用Crowe分型方法,其中Ⅰ型12例13髋,Ⅱ型15例17髋,Ⅲ型7例8髋,Ⅳ型4例5髋。通过配对设计资料t检验比较术前、术后Harris髋关节评分及影像学检查对临床疗效进行评价。结果显示,随访33例37髋,随访时间6-30个月,平均15.5个月。Harris髋关节评分从术前(43.7±10.1)分提高至术后(83.3±6.5)分,差异有显著性意义(t=6.57,P<0.05)。术后髋关节疼痛明显改善,双下肢基本等长,骨盆代偿性倾斜基本矫正,无明显跛行步态。3例术后出现大腿轻度疼痛;1例术后并发坐骨神经麻痹,5周后恢复;无感染、翻修病例。非骨水泥型全涂层短柄假体全髋关节置换适用于成人髋关节发育不良的治疗,具有初始稳定性好、骨长入快、骨量保留多、应力遮挡低等优点。

摘要：检索PubMed数据库和中国期刊全文数据库文献,分析新型骨折内固定材料的特点、生物学的性能,以及在临床运用中的特点。新型内固定材料包括有限接触式接骨板、生物活性接骨板、生物可降解接骨板、记忆合金等。对内固定材料的生物力学研究、对板下骨血运的影响、应力遮挡作用、生物相容性是评定该材料是否具有临床运用价值的标准。利用生物实验模型、有限元分析材料的力学特性为未来内固定材料的优化设计提供了有益的帮助。寻找具备良好的生物相容性、对骨血循环影响小、应力遮挡效应低,具有足够的抗弯强度的性能优良的内固定材料是未来骨折愈合领域的研究方向。

摘要：背景:与全髋关节置换相比,髋关节表面置换术有着诸多优势,如保留股骨头、股骨颈,方便于日后翻修,保存了股骨近端的生理力学分布,已成为年轻或对髋关节活动度要求较高的髋关节骨关节炎终末期患者更具吸引力的手术治疗方式。目的:观察人工髋关节表面置换术后股骨及假体的应力分布。设计、时间及地点:单一样本观察,于2007-09/2008-04在南方医科大学解剖及生物力学实验室完成。对象:选择南方医科大学珠江医院收治的行金属对金属髋关节表面置换术男性患者1例(自愿参与实验),年龄40岁,检查排除健侧髋关节疾患。方法:建立股骨和假体有限元模型,分析在步行峰值关节载荷作用下,表面置换术后股骨颈及假体的应力水平。主要观察指标:股骨侧与假体的应力。结果:①髋关节表面置换术后股骨受力总体模式不变,股骨颈存在应力遮挡。应力峰值存在于股骨颈基底部,与其他区应力值相比,差异具有显著性意义(P<0.001),特别是转子窝附近以及骨-假体界面。②假体应力分布:应力峰值存在于髋臼及股骨假体外上方、髋臼杯沿与股骨假体交界处以及骨-假体界面。结论:髋关节表面置换术后股骨受力总体模式不变,股骨颈存在应力遮挡。峰应力存在于股骨颈基底部及骨-假体界面,为了减少术后股骨颈骨折的发生率,术中应特别加以保护上述区域。