人工股骨柄形状和表面处理对置换术后假体和人体股骨应力分布影响的有限元分析

目的建立人工髋关节置换术后的三维有限元模型,分析研究人工股骨柄、骨水泥和人体股骨的应力分布。方法应用三维重建软件及Pro/Engineer建模软件和ABAQUS有限元分析软件计算分析人工股骨柄中空形状和柄部预处理范围对置换术后假体和人体股骨应力分布的影响。结果(1)倒立圆锥形中空特征的骨水泥固定型股骨柄的应力最小,其股骨柄周围骨水泥近端应力亦较低。(2)具有上涂层骨水泥的股骨柄可使骨水泥近端产生的应力减小,且股骨柄与骨水泥二者之间的剪力和相对滑动亦较小。(3)随着非骨水泥固定型股骨柄微孔涂层范围的增加,人体股骨上的应力范围下移,人体股骨近端的应力减小。结论(1)采用倒立圆锥形中空特征的人工股骨柄有助于降低人体股骨近端与假体接触区的应力遮挡效应。(2)采用股骨柄上涂层骨水泥的方法,可增强股骨柄与骨水泥界面的结合强度,有利于降低人工髋关节置换术后的假体松动。(3)非骨水泥固定型股骨柄微孔涂层范围对人体股骨的应力有明显的影响,微孔涂层范围过大不利于保持适中的人体股骨的应力和股骨柄的固定。     

非骨水泥全髋关节置换术中股骨内侧皮质骨的应力公布

目的　股骨近端术中骨折是影响非骨水泥全髋置换术的重要因素 ,本研究探讨股骨髓腔扩大后 ,不用锤打入假体柄 ,可减少术中股骨近端骨折的危险。方法　应用圆桶状应力仪 ,比较 6件扩大股骨髓腔后插入假体柄 ,股骨解剖试件内侧和前内侧应力分布情况。另比较 8件股骨试件 ,分别用锤打入和恒速机械负荷打入假体柄 ,测量各假体柄应力分布情况。在机械负荷打入假体柄中 ,模拟股骨周围的软组织 ,用力学试验机将假体柄恒速打入。结果　用股骨环轴定位测量 ,最大应力首先出现在股骨内侧和前内侧。最大应力的大小、方向和位置 (张应力或压应力 )各股骨…     

双锥面高抛光股骨柄治疗老年股骨颈骨折的临床应用

目的探讨抛光型股骨柄假体在老年股骨颈骨折假体置换中的应用。方法使用双锥面高抛光股骨柄假体固定治疗老年股骨颈骨折患者63例,股骨假体固定采用第二代骨水泥技术,分析其临床效果。结果术后随访3个月,根据髋关节X线片。所有患者均无髋关节脱位发生。双下肢长度差异为（3．1±1．2）mm。术后3个月髋关节Harris评分为（86±10）分。结论抛光型股骨柄假体通过其在假体设计和假体固定上的改进,可以比较好地解决老年人股骨颈骨折假体置换中所遇到的假体固定闲难等问题。     

DDH患者全髋关节置换中股骨偏心距对骨肌多体动力学和接触力学的影响

目的探讨先天性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)患者全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)中股骨偏心距的生物力学影响。方法以1例CroweⅣ型DDH女性患者的相关数据为材料,基于骨肌多体动力学软件AnyBody,建立与患者对应的个体化THA下肢骨肌多体动力学模型,分析股骨偏心距在±20 mm内变化时髋关节力、外展肌力的改变。同时建立不同偏心距下股骨-S-ROM假体动态有限元模型,由骨肌模型计算的不同偏心距下水平匀速行走步态内的动态载荷被加载至相应的有限元模型,对S-ROM假体柄与袖套之间的应力、接触应力和微动进行分析。结果股骨偏心距±20 mm内的变化对髋关节力峰值影响较小,股骨偏心距减小会导致外展肌力峰值显著增加,股骨偏心距增大会导致柄的最大应力、接触应力和微动显著增加。结论 DDH患者THA中股骨偏心距改变对外展肌力和假体最大应力、接触应力与微动影响显著,医生应予以考虑。     

含抗生素骨水泥股骨柄与非骨水泥髋臼金属托结合全髋置换治疗中老年股骨颈骨折内固定失败19例

背景：中老年股骨颈骨折内固定失败后的治疗充满挑战性,最佳治疗方法尚未达到一致。 目的：观察含抗生素骨水泥股骨柄与非骨水泥髋臼金属托组合的全髋关节置换治疗股骨颈骨折内固定失败的效果。 方法：纳入股骨颈骨折内固定失败后行人工全髋关节置换患者19例,假体均为含抗生素骨水泥股骨柄与非骨水泥髋臼金属托组合的全髋关节。髋臼侧采用生物性假体压配固定,股骨侧采用带抗生素骨水泥假体固定。12例选取金属-聚乙烯承重界面,7例选取陶瓷-聚乙烯承重界面。置换后随访,定期摄片监测假体位置,并指导功能锻炼,记录髋关节功能恢复状况。 结果与结论：手术时间(110±55) min,术中出血量(510±60) mL,置换后出血量(310±40) mL。切口均一期愈合,未见局部红肿,脓性渗出。双下肢畸形恢复,长度相差均小于1 cm。19例全部获得随访,随访期间所有病例均未见假体松动征象。置换后1年随访Harris髋关节评分显著高于置换前(P < 0.05),其中优10例,良8例,中1例,差0例,优良率为94.7%。提示全髋关节置换治疗股骨颈骨折内固定失败有一定困难,采用含抗生素骨水泥股骨柄与非骨水泥髋臼金属托组合,可加强围手术期处理以及针对性的功能锻炼,患者关节疼痛以及活动度可得到明显改善。     

一种新型髋关节假体柄的生物力学设计

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。     

人工髋关节置换前后股骨及假体的生物力学分析

目的:研究人工髋关节置换前后股骨及假体的应力分布以及假体设计参数对应力的影响。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和主要肌肉载荷作用下,完整股骨和置换后股骨及假体的应力水平。结果:完整股骨中上部内侧受压应力,外侧受张应力,中下部外侧受压应力,内侧受张应力,股骨应力峰值位于中下部;置换后股骨受力总体模式不变,近端应力遮挡显著。随颈干角增加,假体及股骨应力水平降低;柄长对假体应力影响不大,股骨上的应力随柄长增大略有增加。结论:假体设计时可适当增大颈干角,在骨组织条件允许的情况下可适当增加假体柄长,以减轻术后的应力遮挡效应。     

高龄股骨转子间骨折人工关节置换的特点及假体选择

目的:探讨高龄不稳定型转子间骨折人工关节置换不同假体的选择策略及临床治疗特点。方法:采用电子检索的方式,在万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn/)中检索2000-01/2010-08有关高龄股骨转子间骨折人工关节置换的研究文章,关键词为"股骨转子间,骨折,人工关节,高龄"。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入25篇文献进行评价。结果:高龄股骨转子间骨折人工髋关节置换前正确的假体选择很重要,应根据Evans标准分类以及股骨近端骨折情况进行选择。根据人工髋关节假体的类型,目前分为3类:第一类是根据不同的柄长来选择,即加长柄人工关节与普通柄长人工关节的选择;第二类是全髋关节假体与双极人工股骨头假体的选择;第三类是骨水泥型柄与生物型柄假体的选择。另外应该按照骨质情况选择,骨水泥型假体可获得置换后即刻稳定,因此绝大多数高龄不稳定型骨骨转子间骨折更适合于选择骨水泥型假体。结论:根据骨折类型以及患者全身情况选择不同类型的人工关节假体来治疗高龄股骨转子间骨折安全有效,功能恢复快,并发症少。     

全髋关节置换术中臼杯水平位移对股骨侧非骨水泥型假体-骨界面应力影响的有限元分析

目的　利用三维有限元力学分析方法, 研究全髋关节置换术中臼杯水平位移对股骨侧非骨水泥型假体-骨界面应力分布的影响。 方法　选取正常人体的骨盆及股骨为实验对象, 螺旋CT 扫描,利用计算机仿真技术对CT图像进行三维重建,建立髋关节及股骨模型,进行全髋关节置换的模拟手术, 臼杯位置从髋关节旋转中心外侧10mm处起,水平内移,每隔2 mm为一个实验组,至内移至旋转中心内侧10 mm,共分11个实验组。加载关节负荷,观察股骨侧假体-骨界面间的Von Mises应力分布情况, 对结果进行统计分析。 结果　臼杯的水平位移没有改变股骨总体的应力云分布;各组假体-骨界面应力均值（4.728±2.152）-（5.431±2.465）MPa,均值有差异,差异有统计学意义;应力均值、极差、标准差均随内移而降低,呈高度的负相关。近端假体-骨界面的应力变化,与整个股骨的应力变化相似。 结论　假体的水平内移可以降低股骨侧假体-骨界面间的Von Mises应力,内移可以使界面的应力分布更均匀。     

人工股骨柄的力学研究现状

背景：临床表明,全髋关节重建涉及假体、骨水泥和股骨整体的应力分布,针对减少各个组件的应力以减少置换关节失效风险研究有了很大的进展。 目的：对髋关节置换后各组件应力分布的研究现状及进展作一综述。 方法：应用计算机检索CNKI,EI Village和ELSEVER数据库中2001-01/2011-01关于髋关节置换和股骨柄应力的文章,在标题和摘要中以“股骨柄,应力,全髋关节置换”或“stem,prosthesis,stress,Total Hip Replacement”为检索词进行检索。入选34篇文献和2本书籍进行综述。 结果与结论：人工髋关节固定需亟待解决的关键问题是髋关节置换后各组件应力非均匀传递而引起的界面剪滞效应,并将最终导致界面松动失效。研究股骨-柄松动原因和增强股骨-柄界面的自锁能力,应是提高人工髋关节的稳定性和延长置换后髋关节寿命的发展方向。     

影响THA术后股骨近端应力遮挡大小的因素

全髋关节置换术(THA)术后股骨近端的应力遮挡效应是引起假体周围骨丢失的原因之一,在骨水泥和非骨水泥假体中都存在这一现象[1,2],骨丢失可能会引起股骨假体机械性失败、假体松动、假体周围骨折、翻修手术难度增加等一系列的问题[2],因此研究如何减少应力遮挡效应有重要意义.……     

老年骨质疏松性股骨颈骨折应用非骨水泥型股骨假体进行髋关节置换的短期临床疗效观察

目的探讨老年骨质疏松性股骨颈骨折应用非骨水泥型股骨柄进行人工关节置换的短期临床疗效。方法回顾性分析2014年3月至2016年5月期间,39例老年骨质疏松股骨颈骨折,采用非骨水泥型股骨柄进行髋关节置换治疗的资料。采用Harris髋关节评分评估临床效果;通过X线影像观察股骨侧假体的稳定性,并记录并发症。结果本组39例患者,平均随访时间为16～36个月,平均(25.3±9.1)个月。所有股骨侧假体末次随访时固定良好,未见假体周围骨折、感染、假体松动及骨溶解,末次随访时无大腿疼痛,Harris髋关节评分由术前的(46.2±11.3)分改善为末次随访时的(96.5±6.9)分(0.05)。结论对于伴有骨质疏松的老年股骨颈骨折进行初次人工关节置换,股骨侧应用非骨水泥型假体柄可取的良好的短期临床疗效。     

股骨柄髓外设计对髋关节接触力影响的骨肌多体动力学研究

目的 探讨全髋关节置换(total hip arthroplasty, THA)假体股骨柄颈干角、偏心距和前倾角等设计参数对髋关节接触力的影响。方法 基于AnyBody软件建立THA骨肌多体动力学模型,参数研究股骨柄颈干角在±10°、偏心距在±20 mm和前倾角在±10°内变化时单因素或多因素对髋关节接触力的影响规律。结果 偏心距减小20 mm,最大髋关节接触力增加26.08%。颈干角增加10°,最大髋关节接触力增加5.99%。前倾角增加10°,会减小步态周期0%～24%时髋关节接触力,峰值减小19.16%;但会显著增加步态周期38%～70%时髋关节接触力,峰值增加67.78%。结论 在进行股骨柄髓外个性化设计时,在重建患者解剖参数的基础上,可以适当增加股骨柄的偏置距离,减小颈干角和前倾角,以避免增加髋关节受力。     

Accolade TMZF生物型股骨假体用于全髋置换的早期随访

背景：生物型股骨假体的固定方式与骨水泥假体相比,没有水泥-假体分离,水泥套破裂,水泥碎屑引起骨溶解的担忧,长期结果优良,并且假体远期生存率较高。 目的：观察Accolade TMZF生物型股骨柄假体用于全髋关节置换的近期疗效及并发症。 方法：2010年2月至2012年7月采用生物型股骨柄行初次全髋关节置换67例70髋,均采用Accolade TMZF生物型髋关节假体系统,股骨侧假体使用同一款Accolade TMZF生物锥形柄,髋臼侧则采用Secure-fit HA和Trident PSL HA两种髋臼杯行生物学固定。关节头臼摩擦面采用陶瓷-陶瓷组合49髋,陶瓷-聚乙烯组合19髋,金属-聚乙烯组合2髋。置换后根据髋关节影像学资料评估股骨柄假体的生物学固定、假体周围骨溶解及假体下沉情况,并观察髋关节功能、大腿痛及并发症发生情况。 结果与结论：全部病例随访均超过2年。由置换前Harris髋关节评分(32.7±6.2)分改善至末次随访时(89.2±5.1)分。末次随访时大腿轻度疼痛4例(6%),无中重度、极重度疼痛。未见患髋因各种原因失败需翻修。X射线片结果示,最终随访时无假体移位或松动现象,股骨侧可见假体周围均为骨性固定,假体下沉< 2 mm者1髋,其余均无假体下沉。术中无血管、神经损伤等并发症出现,但因假体置入时发生股骨距劈裂骨折而采用钢丝环扎4髋。置换后无下肢深静脉血栓形成,无假体周围骨折。提示Accolade TMZF生物型股骨柄用于初次全髋置换的早期疗效满意,可以有效改善髋关节功能。但随访时间较短,中远期疗效需进一步观察。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程全文链接：     

人工髋关节活体有限元建模及力学分析

背景：有限元分析最为广泛地应用于人工髋关节置换的研究,能够反映人工髋关节置换前后的应力分布情况。 目的：通过CT扫描图像建立人工髋关节置换后的三维有限元模型,分析假体和股骨的力学分布,提供研究活体内假体的评估方法。 方法：选非水泥型人工髋关节假体置换后患者1例,64排CT扫描髋关节,通过三维建模软件建立三维有限元模型,加载载荷1 500 N,分析假体和股骨的应力分布,并与体外建模和正常股骨有限元模型比较。 结果与结论：应用患者人工髋关节置换后CT扫描图像建立的三维有限元模型,加载后应力主要分布在股骨干上端1/3处,在股骨假体柄颈结合处,假体外侧,假体的远端与股骨接触处,是假体置换后应力在体内传递的真实反映。结果说明活体髋关节建模优于体外建模,不改变假体在体内的位置,人工髋关节活体建模是假体评估新方法。     

初次人工全髋关节置换术骨水泥与非骨水泥固定股骨柄术后翻修率的Meta分析

目的：系统评价初次人工全髋关节置换术骨水泥与非骨水泥股骨柄固定方式术后翻修率。方法：检索PubMed、Medline、Cochrane library、中国生物医学文献数据库、中国期刊全文数据库、手工检索相关文献的参考文献,收集有关骨水泥与非骨水泥固定方式术后翻修率的对照研究,提取数据进行分析,采用Revman5．1进行Meta分析。结果：纳入16个对照研究,总手术髋例数126962,其中采用骨水泥固定股骨柄97525例髋,非骨水泥固定股骨柄29437例髋。Meta分析的结果显示：对于不限年龄的所有初次人工全髋关节置换术,术后0～5a翻修率骨水泥组明显低于非骨水泥组（OR=0．49）,而术后5～10a及大于10a两种固定方式的翻修率则无明显统计学差异（OR5～10a=1．44,OR＞10a：2．01）。结论：随着人工假体设计技术的不断发展,骨水泥技术固定股骨柄假体术后中远期翻修率与生物型假体无明显统计学差异,翻修率都较低。需进一步了解两种固定方式的远期效果。     

Tri-Lock骨保留型股骨柄假体的设计特征与临床应用

背景：新一代Tri-Lock BPS型股骨柄假体在原有设计基础上得到进一步改进,目前尚少有报道总结其设计特征及手术技巧。 目的：总结Tri-Lock BPS型股骨柄假体的设计特征及其在全髋关节置换中的应用。 方法：选择Tri-Lock BPS柄行全髋关节置换的患者9例(10髋),其中股骨头坏死8例,创伤性关节炎1例。置换前后的髋关节功能和置换后股骨柄假体的生物学固定分别按Harris标准和Engh标准评定,置换后股骨柄假体的初始固定质量按Healy标准评定,分析透亮线、骨溶解的发生率,分别按Delee和Gruen分区描述髋臼和股骨侧的骨长入,按D’Antonio法测量股骨柄假体的下沉,股区痛则采用目测类比评分10分制评定。 结果与结论：10髋置换后X射线片显示股骨柄假体的初始固定均符合优良标准。凡手术满3个月的患者,髋关节功能(Harris评分)均可恢复至平均92分(85~96分),无主诉存在股区痛,无X射线显示的假体松动征。结果证实,Tri-Lock BPS型假体设计更符合人体解剖特征,髋关节功能恢复快,骨量保留多等优点。     

非骨水泥假体柄在髋关节股骨侧翻修中的应用

目的：探讨非骨水泥假体柄在髋关节股骨侧翻修中的应用。方法回顾性分析2008年5月—2013年8月108例全髋关节置换术后及假体周围感染术后股骨侧采用非骨水泥假体柄翻修患者的临床资料,记录术中骨折、截骨、股骨远端开窗、股骨假体力线情况,术后定期随访。采用Harris方法评估髋关节功能,视觉模拟评分( VAS)评估术前及术后髋关节疼痛程度,根据X线片判断假体稳定性、骨愈合及骨长入情况。结果对本组病例进行了0.5~5年随访,平均随访33.4个月;术后X线检查显示术后3~6个月可见骨长入,6个月以上骨愈合及长入情况良好;随访期间未出现感染迹象,下地行走良好,无假体脱位、骨折及假体松动发生。术前Harris评分为(48.76±13.17)分,疼痛VAS评分为4.00(3.00,6.00)分。末次随访时Harris评分为(87.11±6.69)分,VAS评分为0.00(0.00,1.00)分,与术前比较差异均有统计学意义(P值均<0.05)。结论非骨水泥假体柄股骨假体在髋关节的股骨侧翻修术中有一定优势,且对股骨近端部分缺损患者同样有良好疗效。     

骨质疏松患者的髋关节置换假体

<正>许多需要行髋关节置换的患者伴有骨质疏松或骨量减少,高龄脆性股骨颈骨折是严重骨质疏松的后果,也是髋关节置换的主要适应证之一,髋关节假体主要分为骨水泥型假体和非骨水泥型假体,非骨水泥型股骨假体的长期固定有赖于获得坚强的初始固定和通过骨与假体结合获得有效的二次稳定,要求假体与股骨近端髓腔尽量匹配,若假体与骨接触的缝隙宽度1 mm,会造成假体表面骨长入困难。     

个性化人工髋关节的多代理设计系统

本文在介绍代理的基本概念与个性化人工髋关节设计过程的基础上，提出一种基于联邦制多代理机制的个性化人工髋关节多代理设计系统。定义了三个代理：个性化人工髋关节柄部直径优化代理，股骨－假体的平面应力分析代理，全髋置换中假体－髋臼杯运动学代理。并重点对髋关节股骨一假体的平面应力分析代理模块进行了说明。