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全髋关节置换术是治疗关节炎和髋臼骨折等关节疾病的重要方法。其治疗效果较好,但存有一些缺陷(如髋臼假体脱落、髋臼磨损等)。这些问题直接影响到病人在术后的生活质量。经过长期的观察和研究,发现这些问题主要跟术后的髋骨与髋臼假体系统的应力变化有关。由于刚植入假体,必然会导致髋骨力学环境的改变,从而影响术后髋骨—髋臼假体系统稳定性。为了提高手术成功率和术后生活质量,应用有限元方法对全髋关节置换进行整体评价有重要的学术意义和医疗应用价值。 本文以全髋关节置换后髋骨为研究对象,有以下有研究目的:第一,比较刚植入假体后两种模型近期力学分析结果,评价两种假体的近期治疗效果;第二,比较植入假体后两种模型的远期力学特性,评价两种假体的远期治疗效果;第三,探讨植入假体后近期力学分析结果和远期力学特性之间的规律。 本课题研究的主要思路是将M.C.Ho Ba Tho提供的髋骨分别与Maxmilian Valenne提供的假体、普通假体相结合,进行有限元建模。根据两个有限元模型(髋骨—M.Valenne假体,髋骨—普通假体),进行计算,获取刚植入假体后髋骨的力学结果。然后,以髋骨初期的力学结果和有限元模型为基础,编制骨再造程序,进行远期预测,从而获取远期的密度分布情况。 通过对于髋臼与假体模型的研究,得到以下研究成果: (1)通过分析两种刚植入假体后髋骨近期力学特性,得出两种髋骨近期的应力、应变、应变能密度分布情况。应用M.Valenne假体最大应力、最大应变和最大应变能密度都小于普通假体。从生物力学角度说明了M.Valenne假体的近期治疗效果更合理。 (2)普通假体的吸收无论在速度还是在量都比M.Valenne假体快且多,而且 M.Valenne假体达到平衡时,普通假体还未达到平衡状态。从骨再造理论上预测出M.Valenne假体的远期治疗效果更合理。 (3)根据初始应变能密度分布与远期的密度分布情况,得出以下结论:第一、初期的应变能密度较大的位置与后期骨密度增加的位置分布一致,第二、初期的应变能密度较小的位置与后期骨密度减少的位置分布一致。