新型运动模式铰链膝关节假体磨损有限元分析

目的 对新型球轴运动模式铰链膝关节假体进行有限元分析,研究假体磨损仿真的方法及运动方式对假体磨损的影响。方法 基于球轴假体接触力学有限元模型,根据Archard磨损理论,建立磨损有限元模型,以各种运动数据为加载条件,模拟生理活动下膝关节的力学环境,研究球轴假体磨损情况。结果 对于胫骨衬垫,上下楼时平均和最大接触应力均高于步行,上楼时累积磨损体积大于下楼和步行,且磨损均主要发生在衬垫下表面。对于球轴衬套,仅步行时存在短时间接触和磨损,累积磨损体积为0.19 mm³。结论 铰链膝关节假体的球轴运动模式可改善置换后膝关节力学环境,降低衬套磨损,延长假体生存期。有限元仿真可有效预测铰链假体的磨损,为其设计及改进提供理论支持。     

袖套结构联合肿瘤型假体柄初始稳定性的有限元分析

目的 对新型梯形袖套联合不同长度(90、105、20、135 mm)、形状(直柄、曲柄)假体柄进行有限元分析,研究其初始稳定性的差异。方法 建立股骨-袖套-假体有限元模型,设定其接触模式为面与面接触,模拟生理活动中单足站立、快速行走的加载条件,研究股骨-袖套-假体柄微动情况。结果 单足站立及快速行走时,梯形袖套联合直柄微动值大于曲柄,当假体柄长度为120 mm时,微动峰值及微动平均值达高峰。梯形袖套联合直柄在单足站立及快速行走时微动平均值分别为(67.7±43.5)、(64.1±59.2)μm,微动峰值分别为121、146μm。随着假体柄长度及形状的变化,梯形袖套周围微动值保持不变。结论 梯形袖套联合曲柄优于直柄,当假体柄长度为90 mm时,可保持最佳初始稳定性。