组配式半骨盆假体置换不同髋关节旋转中心有限元分析

来源 :第二届海峡两岸医药卫生交流协会骨科学术论坛暨四川省医学会第十八次骨科学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:super_mouse
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  [目的]通过三维有限元的方法,研究分析正常成人骨盆模型及组配式人工半骨盆假体不同髋关节旋转中心置换术后有限元模型在双脚站立位下应力分布情况,为组配式人工半骨盆假体置换术中髋臼旋转中心定位的合理性及有效性从生物力学角度提供证据.[方法]采集正常成人骨盆三维CT薄层扫描数据,导入Mimics10.01软件建立三维实体模型.根据北京春立正达公司提供的组配式半骨盆假体数据,其各组成配件在SolidWorks 2012软件上辅助设计生成实体模型;并将骨盆模型导入构建髋臼周围肿瘤切除、组配式人工半骨盆假体置换术后标准位置模型及不同位置髋关节旋转中心置换术后模型(即外移1cm模型、内移1cm模型、下移1cm模型、上移1cm模型、前移1cm模型和后移1cm模型).所有模型假体髋臼外展角、前倾角均与对侧一致,与标准位置相比,只在一个轴向上发生移动.将所得模型通过Pro/Engineer 4.0转换后导入三维有限元ANSYS软件进行分析.在骶骨中心位置沿负重力线模拟患者双脚站立时进行700N力学加载,分析不同髋关节旋转中心模型骨盆应力分布情况.[结果]所有模型在骶骨正中面上部、骶髂关节、弓状线、髋臼上缘和假体连接部都出现一定的应力集中,与正常骨盆力学传导一致.标准位置置换后骨盆应力分布较均匀,接近正常模型.对内移1cm模型来讲,健侧骶髂关节应力较患侧大0.16 MPa,假体连接部应力值最大为8.61Mpa;且在假体耻骨支与髋臼固定点、耻骨支、耻骨固定螺钉3处应力集中均为所有模型中的最大值.后移1cm模型双侧骶髂关节应力分布相差0.10 MPa,仅有这个模型在骶髂关节健侧应力小于患侧骶髂关节;且假体连接部、近端横向固定螺钉应力值达到所有模型的最大值.上移1cm模型双侧骶髂关节应力分布相差0.46 MPa,假体连接部应力值最大,为8.28Mpa;该模型在近端中心螺钉处应力达所有模型最大值.而当旋转中心发生外移、前移和下移时,其骨盆所受应力分布较接近标准位置置换模型.[结论]组配式人工半骨盆假体设计适应骨盆对应力传导的特点,不会改变人体正常生物力学规律,满足骨盆应力传导,具有良好的生物力学相容性基础.标准位置置换后骨盆应力分布比较均匀,利于骨盆整体力学的恢复.髋关节旋转中心发生上移、内移和后移容易导致患侧骨盆发生应力集中,尤其发生在假体假体近端、远端连接处.术中安放假体时由于不同程度的骨质缺损而致髋臼定位困难,在不可回避的发生不同程度髋关节旋转中心偏移时,宁可选择一定程度的外移、前移和下移,以避免应力集中而导致的假体及配件断裂.当然,影响骨盆生物力学变化的因素较多,临床上要根据实际情况进行安装和调整.
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