单髁膝关节置换术中假体关节线安装高度误差对衬垫磨损的影响

单髁膝关节置换术（UKA）中的假体安装位置精度是影响术后膝关节临床功能和失效问题的重要因素。然而,UKA假体关节线安装高度误差对胫骨衬垫磨损寿命的影响依然不清楚。本文联合UKA骨肌多体动力学模型、有限元模型和磨损模型,研究了固定式UKA假体7种关节线高度情况对术后衬垫接触力学、累计滑移距离、线性磨损深度和磨损体积的影响。随着UKA关节线高度的升高,膝关节内侧接触力和前后平移运动增大,衬垫的最大范式等效应力与接触应力逐渐增大,衬垫的累计滑移距离增大,最大线性磨损深度与体积磨损量也随之增加,衬垫的磨损部位由衬垫中部区域逐渐向后部偏移。相对于0 mm关节线高度,–2 mm关节线高度时最大线性磨损深度与体积磨损量分别减小了7.9%、6.8%,–6 mm关节线高度时分别减小了23.7%、20.6%,+2 mm关节线高度时最大线性磨损深度与体积磨损量分别增加了10.7%、5.9%,+6 mm关节线高度时分别增加了24.1%、35.7%。UKA假体关节线安装误差会显著影响聚乙烯衬垫关节面的磨损寿命。因此,保守建议临床医生术中UKA关节线高度误差控制在–2～+2 mm之间。     

UKA假体后倾角安装位置对衬垫磨损的影响

目的 研究单髁膝关节置换(unicompartmental knee arthroplasty, UKA)假体不同后倾角度安装对膝关节承载、运动及衬垫磨损的影响。方法 联合UKA骨肌多体动力学模型、有限元模型和磨损模型,分析固定式UKA假体5种后倾角安装位置情况对术后膝关节力和运动、衬垫接触应力、线性磨损深度和体积磨损量的影响。结果 后倾角0°时,衬垫的最大von Mises等效应力为24.84 MPa,接触应力为47.61 MPa, 5百万次循环(million cycle, MC)周期的磨损量为47.29 mm³。随着UKA胫骨假体后倾角的增加,步态周期内旋和后移运动均增大,摆动相的内侧关节力增大,5 MC磨损周期后衬垫von Mises等效应力与接触应力显著减小,衬垫的磨损面积、最大线性磨损深度和体积磨损量随之减少。相对于后倾角0°,后倾角为3°、5°、7°时衬垫的线性磨损深度分别减小了17.8%、19.2%、20.6%;衬垫体积磨损量分别下降了24.5%、30.9%、34.3%。结论 UKA假体考虑后倾角安装超过3°时会显著增加步态周期内旋运动和后移运动,...     

活动式与固定式 UKA 衬垫的接触力学和磨损对比研究

目的 采用计算机模拟方法对比研究 ISO 14243 - 1 ∶ 2009 力控制标准测试条件下单髁膝关节置换术(unicompartmental knee arthroplasty,UKA)活动式与固定式衬垫的接触力学和磨损性能。 方法 采用有限元方法分析两种衬垫在测试条件下的接触应力和 von Mises 应力,并采用磨损预测模型模拟 5 MC(million cycles, 百万次循环)步态周期工况获得两种衬垫的线性磨损深度、磨损体积。 结果 磨损前活动式与固定式衬垫的最大接触应力分别为 15. 7、44. 3 MPa,最大 von Mises 应力分别为 11. 94、23. 33 MPa。 随着磨损加剧,活动式衬垫的最大接触应力和 von Mises 应力先减小后趋于稳定,而固定式衬垫的基本保持不变。 固定式衬垫的线性磨损深度为活动式的1. 5 倍,但活动式衬垫的磨损体积是固定式的 5. 4 倍,且活动式衬垫的背部磨损体积占其总磨损体积的 70% 。 结论 与固定式 UKA 衬垫相比,活动式 UKA 衬垫具有较低的接触应力与 von Mises 应力,但有较大的磨损体积。 活动式衬垫背部磨损是磨屑增加的另一个重要来源。