多孔结构设计人工踝关节衬垫生物力学的优化方案

背景：假体松动和磨损是导致全踝关节置换失败的主要原因，其与骨-植入物界面的微运动、关节面的接触应力和关节运动密切相关。包括衬垫和胫/距柄假体在内的人工关节部件的设计构造是影响踝关节受力、运动、接触界面微运动的关键因素，开发新型衬垫对提高人工踝关节生存率具有重要意义。目的：构建全踝关节置换有限元模型用以检测多孔结构优化型衬垫的生物力学特性，分析多孔结构优化型衬垫在减少假体微动和改善关节面接触行为方面的作用。方法：以一名健康成年人右踝关节CT扫描数据和INBONEⅡ系统产品手册为基础，建立包括骨骼和人工关节系统的三维模型，在经过截骨和假体安装后获得全踝关节置换模型(模型A)，再通过对原始衬垫进行多孔结构改造获得G50型、G60型、D50型、D60型4种新型衬垫，将不同衬垫替换原始衬垫以建立与之相对应的优化型全踝关节置换模型(模型B-E)，在5个模型上施加步态载荷模拟步态工况。比较5种模型植入物-骨界面微动和关节面接触行为的差异。结果与结论：(1)在步态周期下4个优化型全踝关节置换模型的假体微动小于原始模型，与模型A相比，模型B-E假体微动数值上分别下降5.4%,10.1%,8.1%及20....