同種異體骨與人工關(guān)節(jié)復(fù)合移植重建股骨近段大段骨缺損的三維有限元分析.pdf

1、目的：采用計(jì)算力學(xué)的方法，建立同種異體骨與人工關(guān)節(jié)復(fù)合移植重建股骨近段大段骨缺損三種骨愈合期(初期A、中期B、成熟期C)的三維有限元模型，以兩種生物力學(xué)負(fù)荷生理加載，得出不同骨愈合期及載荷對(duì)股骨、骨痂、骨水泥及假體應(yīng)力分布的影響，尋求宿主骨與異體骨不同骨愈合期的安全生理載荷，為患者術(shù)后臨床康復(fù)訓(xùn)煉計(jì)劃的合理、安全、有效提供依據(jù)。 方法：首先采用efilm軟件對(duì)股骨CT掃描圖像進(jìn)行三維重建，而后將股骨三維重建數(shù)據(jù)及測(cè)量的假體參數(shù)導(dǎo)

2、入ProeWildfire3.0軟件建立三維實(shí)體模型，再將實(shí)體模型導(dǎo)入三維有限元分析軟件ANSYS11.0中，以宿主骨與異體骨三種愈合期作為標(biāo)準(zhǔn)，建立股骨近段同種異體骨與人工關(guān)節(jié)復(fù)合移植重建股骨近段大段骨缺損的三種三維有限元模型，分別模擬單側(cè)直腿抬高鍛煉(負(fù)荷1)及下肢穩(wěn)態(tài)步行(負(fù)荷2)的峰值負(fù)荷進(jìn)行生物力學(xué)加載，分析股骨、骨痂、骨水泥及假體的應(yīng)力分布以及不同愈合期骨痂對(duì)應(yīng)力分布的影響。 結(jié)果：在三種模型中，相同載荷下股骨應(yīng)力值

3、相差不大，在假體柄尖端內(nèi)側(cè)處達(dá)到最大值，但均遠(yuǎn)小于其疲勞強(qiáng)度；模型B、C骨水泥殼應(yīng)力云圖分布規(guī)律基本相似，應(yīng)力最大值均位于假體柄尖端附近骨水泥殼內(nèi)側(cè)，所受最大應(yīng)力值均低于其疲勞強(qiáng)度，而模型A則明顯不同，應(yīng)力最大值在截面區(qū)內(nèi)側(cè)，兩種載荷下所受最大應(yīng)力值均高于其疲勞強(qiáng)度；模型B、C假體應(yīng)力最大值均位于假體柄尖端近端4cm處內(nèi)側(cè)，而模型A應(yīng)力最大值位于截面區(qū)內(nèi)側(cè)，模型A2最大應(yīng)力值明顯高于其疲勞強(qiáng)度，其余模型最大應(yīng)力值均低于其疲勞強(qiáng)度；三種模

4、型骨痂應(yīng)力云圖分布規(guī)律基本相似，內(nèi)側(cè)表面應(yīng)力值最大，而模型A應(yīng)力值明顯小于B及C，所有模型最大應(yīng)力值均低于其相應(yīng)骨痂的疲勞強(qiáng)度。 結(jié)論： 1．同種異體骨與宿主骨愈合必須達(dá)到一定的強(qiáng)度，才能有效的傳遞應(yīng)力、延長(zhǎng)杠桿臂，以減少骨水泥層所受應(yīng)力，防止因骨水泥碎裂而出現(xiàn)假體松動(dòng)。 2．對(duì)于本模型設(shè)定的股骨近段135mm骨缺損，假體柄植入宿主股骨髓腔內(nèi)長(zhǎng)度為138mm，骨痂臨床愈合期及骨成熟期適宜下肢穩(wěn)態(tài)步行，骨愈合初期不