髋关节置换前后不同步态下股骨应力分布

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。     

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。     

全髋关节置换前后股骨侧应力的理论分析

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。     

全髋关节表面置换术后股骨侧应力分布的有限元分析

目的：探讨金属对金属髋关节表面置换术后股骨侧应力分布情况，为临床改良金属对金属髋关节表面置换术手术方案提供生物力学依据。方法：采用64排螺旋CT扫描金属对金属髋关节表面置换术后患者数据，重建金属对金属髋关节表面置换术后有限元分析模型，对该模型进行虚拟加载和仿真计算，比较分析金属对金属髋关节表面置换术后股骨侧的应力分布。结果：髋关节表面置换术后股骨侧应力集中于股骨颈内侧部及假体与股骨颈交界部，以股骨颈内侧部尤为明显。股骨假体覆盖区存在明显应力遮挡。结论：金属对金属髋关节表面置换术后，应力主要集中于股骨颈内侧及假体与头颈交界部，并在股骨假体下骨质部存在应力遮挡，髋关节表面置换术后的应力集中及应力遮挡与股骨颈骨折发生存在一定联系。     

人工髋关节承载状况下股骨柄应力的计算与分析

目的　建立全髋关节置换术后的三维有限元模型 ,分析研究股骨柄的应力分布 ,为临床应用提供理论依据。方法　应用目前先进的大型有限元分析软件ABAQUS ,对人工髋关节在不同条件下股骨柄的主要力学性能 ,即应力分布状况进行了较为详细的计算与分析。结果　①在不同的边界条件和不同的承载状态下 ,股骨柄的应力均是随着受力方向α的增大而不断增大。②不同的边界条件对股骨柄的应力值影响较大。③应力值均与承载大小成正比 ,但应力分布曲线有所不同。结论　①接受人工髋关节置换术患者在日常生活中应避免髋关节的活动范围过大 (α<30°) ;②当仅有下三分之一股骨柄结合良好的情况下 ,无论承载大小 ,应力均随受力方向α(α >2 5°)的加大而不断的急剧增加 ,说明在受到意外暴力时容易出现骨折或股骨柄断裂 ;③当股骨柄与人体股骨结合不良的情况下 ,即使患者髋关节的活动范围较小 ,股骨柄的应力值仍较大。     

复合材料与金属材料髋关节假体应力分布的三维有限元分析

目的对钛合金、碳纤维增强聚砜(CFR/PSF)复合材料、CoCrMo合金和小锈钢假体的性能进行对比,研究复合材料与金属材料髋关节假体应力分布情况。方法采用ANSYS软件对髋关节假体进行了静态三维有限元分析,对比了不同材料的假体表面的应力分布情况,分析了正应力和剪切应力对假体的影响。结果假体的下半部和柄颈结合处受力较大,为假体的关键部位。结论钛合金和碳纤维增强聚砜(CFR/PSF)复合材料假体要比CoCrMo合金和不锈钢假体具有更好的应力分布,其临床应用效果将会更加理想。     

组配式髋表面置换股骨头假体植入后股骨近段应力变化的有限元分析

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。     

全髋置换前后假体周围骨的应力变化

本文从全髋关节置换后假体周围骨的压力变化,研究人工关节的生物力学对改善假体材料,优化假体设计,完善手术操作技术以延长假体的寿命的意义.     

骨盆倾斜对髋关节置换后站立位髋臼侧应力影响的有限元分析

背景：在髋关节置换术中,仅利用髋臼解剖放置髋臼杯会改变功能性髋臼杯的方向;计算机导航完成髋关节置换手术可提高假体放置的准确性。目的：应用有限元模型模拟手术,模拟髋臼杯的应力大小及区域,结合骨盆倾斜角计划髋关节置换髋臼杯放置方向,探讨骨盆倾斜角对髋关节置换术髋臼侧假体应力分布的影响。方法：收集6例(标记为A-F)骨盆X射线片及CT数据,通过有限元软件ABAQUS 6.14-4(SIMULIA公司,法国)建立髋关节模型,以仰卧位前骨盆平面为坐标平面,模拟髋关节置换手术,建立6个模型,再根据站立位骨盆倾斜角,对骨盆倾斜角≤-10°与骨盆倾斜角> 10°者,调整假体植入的参考平面,建立9个模型,分为矫正前模型：A(-14°),B(-29°),C(11°);矫正后模型：Aa(-7°),Bb(-18°),Cc(1°);正常模型：D(-8°),E(-2°),F(-9°)。在有限元求解软件中,约束固定模拟单足站立,于骶髂关节、耻骨联合、大转子处加载关节负荷,比较各模型髋臼、髋臼杯及内衬最大Von Mises应力分布情况。结果与结论：(1)运算中模型B出现不收敛,在骨盆倾斜矫正后收敛;模型A出现不...     

分体螺旋式人工股骨头置换后应力分析的对比性研究

目的：论证分体螺旋式人工股骨头置换的合理性。是否符合生物力学原理。方法：利用９具新鲜成入股骨标本,用三种不同人工髋置换后进行实验应力分析和比较。结果：证明分体螺旋式人工股骨头在应力分布、界面应力、应力遮挡车、初始微动等生物力学特性上优于珍珠面假体和钢制人工髋。结论：分体螺旋式人工骨头置换后应力分布合理,固定牢固,具有高度稳定性。     

分体螺旋式人工股骨头置换后应力分析的对比性研究

目的：论证分体螺旋式人工股骨头置换的合理性。是否符合生物力学原理。方法：利用９具新鲜成入股骨标本,用三种不同人工髋置换后进行实验应力分析和比较。结果：证明分体螺旋式人工股骨头在应力分布、界面应力、应力遮挡车、初始微动等生物力学特性上优于珍珠面假体和钢制人工髋。结论：分体螺旋式人工骨头置换后应力分布合理,固定牢固,具有高度稳定性。     

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。     

步态水平对髋关节假体周围骨重建的影响

目的 针对髋关节置换术后患者步态运动水平变化,研究假体周围骨密度（bone mineral density, BMD）变化率的变化趋势,揭示置换初期、长期运动变化对骨重建的影响规律。方法 基于自适应骨重建理论,建立股骨-假体有限元模型,以术后初期、长期步态水平作为重建参数计算假体周围BMD分布,采用Gruen分区方法量化BMD的变化。结果 术后初期,恒定步态组与变化步态组BMD存在明显差异,最大差异发生在低步态组中,造成大转子区域BMD减小41%;步态运动提高促进假体近端、中端BMD变化,显著影响发生在大转子区域,造成BMD增加47%;术后长期阶段,步态运动提高促进假体中端、末端区域BMD恢复,BMD增加2%～9%。结论 研究结果为髋关节置换后患者康复过程提供指导。     

髋臼发育不良者全髋置换中置入不同直径髋臼杯的力学分析

背景：成人髋臼发育不良髋臼小而浅,臼内有大量骨痂和瘢痕组织等都为人工髋关节置换臼杯安装带来极大困难。臼杯安装后局部的力学变化关系到置换后假体松动的发生及使用寿命。 目的：利用三维有限元力学分析方法,对髋关节发育不良患者采用不同直径臼杯置入,观察对髋臼假体-骨界面间应力分布情况的影响。 方法：选取髋关节发育不良患者的骨盆为试验对象,用螺旋CT做全长连续扫描,然后利用计算机仿真技术对CT图像进行三维重建,建立髋关节发育不良骨盆模型。在计算机环境中对重建模型进行不同直径臼杯置入的模拟手术,利用有限元分析软件对重建模型进行有限元网格化及力学分析。 结果与结论：对于髋臼发育不良的病例,选择小直径臼杯可应对髋臼浅平、骨床骨量不足的缺陷而达到较好的臼杯骨床包容,但臼杯直径小致接触面小使单位面积应力升高;另一方面,大直径臼杯置入扩大磨锉髋臼骨床可引起髋内壁破损突破,导致应力(包括压应力及剪切力)增大及集中。由此推断,髋臼发育不良全髋关节置换时应在保证骨床包容的前提下选择较大直径的臼杯,有利于应力的良好分布,但应尽量避免或减少扩大磨锉髋臼骨床所致髋臼内壁的穿破。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：     

悬臂梁长度对种植牙周骨界面应力分布规律影响的三维有限元分析

目的：为了探讨悬臂梁的存在及其长度对种植牙周骨界面应力传递、分布规律的影响。方法：采用三维有限元方法,从理论上探讨了悬臂染的存在及其长度对种植牙周骨界面应力传递、分布规律。结果：悬臂梁存在时,加大了靠近悬臂梁端种植牙周颈部骨内的是大压应力、最大拉应力,随悬臂梁长度的增加,其应力也随之增加。统计学比较相互间有显著差异性,P＜0.0001。颈周密质骨横断面观,见悬臂梁式种植牙最大压应力位于靠近悬臂梁端种植牙远中侧,最大拉应力侧位于近中侧。结论：悬臂梁的存在及长度的增加,使靠近悬臂染侧种植牙颈周应力比近中种植牙颈周骨内应力加大显著,各种植政牙间骨内应力分布不均悬臂梁的存在,加大了靠近悬臂梁侧种植牙颈周的是大拉、压应力,使颈部应力集中更加明显,应力完全由颈周密质骨承担,使种植牙周颈部骨吸收更加剧。     

在静力作用下人体两侧股骨与骨盆模型应力分布实验研究

本文报道了应用实验应力分析法在３００Ｎ、６００Ｎ、９００Ｎ力作用下对正常国人股骨和骨盆模型进行应力分布测定。定量给出了人体两侧股骨与骨盆结构模型各部位的线应变、主应变、主应力、主应力方向角度。确定了该结构模型的骨折好发部位。为预防人体两侧股骨与骨盆结构的损伤和设计内、外固定器械提供生物力学参数     

髋离断假肢接受腔-残肢站立期静态有限元分析

目的 利用有限元分析方法研究髋残肢在支撑阶段与髋离断假肢接受腔生机界面的力学特性,为优化、设计髋接受腔结构提供理论依据,为评估髋接受腔舒适度提供研究基础.方法 根据患者残肢CT扫描模型,采用逆向建模的方式,三维重建骨骼、软组织以及接受腔模型.利用有限元方法研究站立状态下残肢-髋接受腔界面正应力及剪切应力的分布情况,并通...     

圆锥型套筒冠义齿修复末端游离缺失的支持组织应力分析研究

作者采用有限元法对套筒冠,近中合支托,远中合支托固位体可摘局部义睡列末端游离缺损后支持组织应力分布进行测试,结果显示：套筒冠固位体义齿比其它两种固位体义齿在受力时,基牙及基托下支持组织的应力分布均匀,不会对口腔软硬组织产生创伤。     

螺旋型种植牙受力角度对骨界面应力分布影响的三维有限元分析

为了探讨受力角度对螺旋型种植牙周骨界面应力分布规律的影响，本实验采用三维有限元方法，在相同载荷不同受力角度时，对单个螺旋型种植牙骨界面的应力分布特点进行了比较分析。结果表明：种植牙受力角度的增加，主要对种植牙颈周密质骨影响明显，受力角度越大，应力就越大。颈部应力与种植牙受力角度成正比。颈部位移运动随种植牙受力角度的增加而增加。侧向载荷时，以水平向危害最大。