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相似文献
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1.
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。  相似文献   

2.
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。  相似文献   

3.
目的探讨人工髋关节置换(total hip replacement,THR)前后慢走及上下楼梯两种不同步态下股骨的生物力学性能,为髋关节假体的优化设计和制造提供理论基础。方法建立人工髋关节股骨的三维有限元模型,并进行有效性验证;计算慢走和上下楼梯时THR前后股骨的应力分布及应力遮挡率。结果慢走运动时,THR前股骨应力由近端到远端逐渐递增,在股骨中下段达到最大,最大应力为90.6 MPa;THR后股骨出现应力遮挡现象,股骨的应力幅值有所下降,最大应力为82.5 MPa,股骨近端假体周围大转子附近股骨遮挡率最大,总体遮挡率为14.9%~99.0%。此外,假体颈部出现过大的应力集中现象。上下楼梯运动时,股骨应力分布的变化规律与慢走运动时大体相似,但应力遮挡效应更为明显。结论植入假体后,上下楼梯时股骨近端出现较大应力遮挡,并且假体自身出现过大应力集中,会影响THR手术质量,建议病人在术后应尽量减少关节角变化较大的运动。  相似文献   

4.
全髋关节置换前后股骨侧应力的理论分析   总被引:3,自引:0,他引:3  
采用复合梁基本理论来构建骨水泥和非骨水泥型全髋关节置换前后假体周围骨质应力分布的解析理论模型,通过将假体周围股骨分成等距的11个断层,并将每个断层分成前、后、内、外四个象限,分别计算每个象限的解析解和有限元分析值,做直线回归并相关分析。结果显示解析理论模型能有效的用于全髋关节置换前后力学环境变化的研究,利用该模型不仅有助于理解并解释临床相关的力学问题,而且有助于对全髋关节置换相关的涉及患者自身、假体设计和手术等多方面因素进行规律性研究。  相似文献   

5.
目的研究人工全髋关节置换术后股骨的变形及应力改变,同时研究关节置换术对股骨振型及固有频率的影响。方法选取1名正常男性青年进行股骨段CT扫描,构建正常股骨和术后股骨的有限元模型,对其进行步态情况下的生物力学行为分析、模态分析。结果 (1)关节置换术后假体柄部有明显的应力集中,并产生了应力遮挡;(2)术后股骨的峰值应力增大到原来的4.36倍;(3)约束模态的固有频率明显高于自由模态;(4)振型阶次越高,术后股骨与正常股骨固有频率的差距越大;(5)股骨的振型主要为弯曲和扭转,且置换前后振型变化不大。结论假体的植入改变了股骨原有的力学结构特性。在假体设计方面,必须考虑到股骨的振动特性,避免共振带来的假体松动。  相似文献   

6.
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。  相似文献   

7.
髋关节是人体诸多关节中最典型的球臼关节,也是所有关节中产生病变和损伤比例最大的关节,因此无论是在国外还是在国内,人们都将人工髋关节产品的研究与开发列为人工关节研制的首选目标,国外从20世纪40年代就已经开始研究,我国直到20世纪70年代才研制出真正意义上的人工全髋关节,在经过了20多年的反复研究和临床应用后,现在的人工髋关节产品已经形成了由股骨柄、球头和髋臼组成的全髋置换系统以及由股骨柄和半髋活头(或双动头)组成的半髋置换系统。  相似文献   

8.
基于人体股骨CT数据,结合髋关节解剖形态学,建立了齿槽型人工髋关节置换医学装配模型,运用三维有限元分析(3D-FEA)方法,选择1.5倍体重(70 kg)生理载荷条件,计算分析了人工髋关节柄三角区表面不同齿槽结构及分布对周围骨应力的影响。结果表明:关节柄三角区齿槽结构改变了关节柄/骨界面的应力传导,有利于降低股骨近端的应力遮挡效应。凸齿结构的效果优于凹齿,近端1/3凸齿分布的关节柄对降低骨的应力遮挡效果最佳,更有利于减轻股骨近端骨质疏松,能有效提高人工髋关节的使用寿命。  相似文献   

9.
背景:老年髋关节转子间骨折患者的治疗选择非常困难,内固定还是关节置换各有利弊,目前临床上比较内固定和关节置换两种方法的临床疗效较为多见,有研究认为全髋关节置换是高龄转子间骨折患者的首选。目的:比较全髋关节置换与股骨近端防旋髓内钉置入内固定治疗高龄股骨转子间骨折的疗效及并发症差异。方法:选择牡丹江医学院红旗医院骨二科高龄股骨转子间骨折患者67例,年龄65-87岁,按不同的治疗方案随机分为全髋关节置换组31例、股骨近端防旋髓内钉组36例,两组均采用常规固定入路。结果与结论:高龄股骨转子间骨折患者67例经切开复位内固定均获得成功。与股骨近端防旋髓内钉组相比,全髋关节置换组术中出血量增高,Harris评分和目测类比评分均明显改善(P0.05),固定后卧床时间、内科并发症、髋部畸形率均减少(P0.05)。结果说明,全髋关节置换内固定治疗高龄股骨转子间骨折的疗效和安全性优于股骨近端防旋髓内钉置入内固定法。  相似文献   

10.
人工髋关节设计现状与展望   总被引:1,自引:0,他引:1  
髋关节是人体诸多关节中最典型的球臼关节,也是所有关节中产生病变和损伤比例最大的关节,因此无论是在国外还是在国内,人们都将人工髋关节产品的研究与开发列为人工关节研制的首选目标,国外从20世纪40年代就已经开始研究,我国直到20世纪70年代才研制出真正意义上的人工全髋关节,在经过了20多年的反复研究和临床应用后,现在的人工髋关节产品已经形成了由股骨柄、球头和髋臼组成的全髋置换系统以及由股骨柄和半髋活头(或双动头)组成的半髋置换系统.  相似文献   

11.
为解决人工髋关节置换手术后假体无菌松动等并发症,适应假体个性化快速设计和制造的需求,对假体设计方法进行研究.采用医用CT技术、计算机辅助设计和有限元计算分析相结合的方法,依据患者股骨髓腔解剖形状和置换要求设计髋关节假体;用有限元软件ANSYS建立股骨的三维有限元模型,并自主开发计算机程序计算得到股骨的材料参数,在股骨有限元模型中实现股骨材料的非均匀及各向异性描述;用计算机仿真植入了定制髋假体的股骨--假体系统后的接触问题;分析对比股骨在术前术后的应力、应变大小及分布,检验假体设计的合理性;定量地确定股骨在手术后所产生的应力遮挡效应的程度,研究结果表明这种假体设计和分析方法更为合理、可靠,为优化设计假体和评估假体植入后的长期稳定性提供了基本方法.  相似文献   

12.
目的研究组配式髋表面置换股骨头假体植入后,股骨近段及假体周围骨质区应力分布的变化。方法建立正常股骨近段、传统表面髋置换假体(本实验选用Wright假体)、组配式表面髋假体三维有限元模型,关节加载后分析假体植入前后股骨近段应力分布变化,并对股骨近端假体周围区域骨质应力分布进行分区量化研究。结果传统假体沿着杆体周围骨质上有多处的应力集中区域,在股骨颈的下方(4、10区)应力明显增加,股骨头上方假体杯下缘(1、7区)应力遮挡;组配式假体螺钉周围骨质上虽有应力集中,但是数值相对较小,股骨颈下方(4、10区)应力分布接近正常股骨。结论与传统表面髋假体置换相比,组配式假体在股骨颈下方区域有较好的应力分布,接近正常股骨,降低了股骨颈骨折的危险。  相似文献   

13.
目的用三维有限元方法对医用316L不锈钢接骨板、螺钉及股骨进行应力计算,最终分析316L不锈钢接骨板对股骨的应力遮挡效应.方法首先建立医用316L不锈钢接骨板、螺钉及股骨的三维几何模型;网格划分后建立对应的三维有限元模型;在定义材料属性的基础上,加载边界条件,对站立位状态下的接骨板及螺钉强度进行有限元计算,同时分析股骨应力遮挡问题.结果通过对螺钉未加压状态和加压状态下股骨所受应力与站立位时正常股骨应力的对比,得出医用316L不锈钢接骨板及螺钉对股骨的应力遮挡效应.结论医用316L不锈钢接骨板及螺钉对股骨产生明显的应力遮挡效应,仅靠螺钉加压对应力遮挡效应的降低作用有限.本文建立的接骨板对股骨应力遮挡的分析方法可广泛应用于其他骨骼骨折应力遮挡的分析.  相似文献   

14.
The long term success of total joint replacement can be limited by fatigue failure of the acrylic cement and the resulting disruption of the bone-cement interface. The incidence of such problems may be diminished by reduction of the fatigue notch factor in the cement, so that stress concentrations are avoided and the fatigue crack initiation time maximized. This study describes a method for numerical shape optimization whereby the finite element method is used to determine an optimal shape for the femoral stem of a hip prosthesis in order to minimize the fatigue notch factor in the cement layer and at interfaces with the bone and stem.

A two-dimensional model of the proximal end of a femur fitted with a total hip prosthesis was used which was equivalent to a simplified three-dimensional axisymmetric model. Software was developed to calculate the fatigue notch factor in the cement along the cement/stem and cement/bone interfaces and in the proximal bone. The fatigue notch factor in the cement at the cement/stem interface was then minimized using the ANSYS finite element program while constraining the fatigue notch factor at the cement/bone interface at or below its initial level and maintaining levels of stress in the proximal bone to prevent stress shielding. The results were compared with those from other optimization studies.  相似文献   


15.
Objective: To study the stress distribution of the femoral hip prosthesis after the hip joint replacement. Methods: After the hip joint replacement, when the femur and prosthesis are considered as concentric cylinders with perfectly banded interface, a relatively perfect theoretical model of simulating the interfacial stress transfer is established. Results: The maximum interfacial shear stress occured at Z=0. At the cross-section of the femoral neck, interfacial shear stress decreased exponentially with the increases of the Z. Shear stress became very small at Z>0.1 m, which meant that the shear stress at the far end of the femoral hip prosthesis was very small. In order to avoid the stress concentration and femoral hip prosthesis sinking, interfacial stress must remain constant and balanced with the pressure load at Z=0. The radius of the femoral hip prosthesis changed with interfacial shear stress. The maximum value of the radius occured at Z=0, then it decreased at m. Specially, a=18.2 mm at Z=10 mm, a=5.36 mm at Z=98 mm, these are ideal radius. Conclusion: A theoretical model of simulating the interfacial stress is established when the femur and prosthesis are considered as concentric cylinders. The distributions of the interfacial shear and radial stresses with the axial positions are obtained. A theoretical reference for the design of the prosthesis is provided.  相似文献   

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