全髋关节置换假体不同角度的生物力学特点(5)

Von Mises 应力：是基于剪切应变能的一种等效应力,其含义是当单元体的形状改变比能达到一定程度,材料开始屈服。Von Mises于1913年提出了一个屈服准则,这个屈服准则被称为Von Mises屈服准则。它的内容是：当点应力状态的等效应力达到某一与应力状态无关的定值时,材料就屈服;或者说材料处于塑性状态时,等效应力始终是一不变的定值。在弹塑性有限元计算中,屈服准则的数学描述是整个计算的核心。

王春成，等. 全髋关节置换假体不同角度的生物力学特点 P .O. Box 10002, Shenyang 110180

1656

www.CRTER .org

性结构界面之间产生明显的波动[24-28]。同时，髋臼杯不合理的角度容易产生过度的应力集中，容易造成假体疲劳，从而引起假体发生松动，增加了患者置入后并发症发生率，部分患者甚至会伴有更加严重的并发症[29-35]。

试验结果显示，股骨柄前倾角为0°髋臼杯前倾35°下髋臼杯峰值Von Mises 应力为135.21 MPa ；股骨柄前倾角为20°髋臼杯前倾15°下髋臼峰值Von Mises 应力为68.3 MPa ；股骨柄前倾角为25°髋臼杯前倾10°下髋臼杯峰值Von Mises 应力为134.2 MPa 。由此看出：股骨柄前倾角为20°髋臼杯前倾15°下确定假体位置能避免产生应力集中，可以降低全髋关节置换中溶骨性磨损和假体磨屑的产生。

内衬在全髋关节置换中发挥了“承上启下”的作用，它连接金属髋臼杯和股骨头，在生物力学中能发挥重要的作用，能延续机体关节的解剖结构，提高患者置入后关节的稳定性和活动度。

试验中，股骨柄前倾角为0°髋臼杯前倾35°下内衬峰值Von Mises 应力为6.8 MPa ；股骨柄前倾角为20°髋臼杯前倾15°下内衬峰值Von Mises 应力大小为3.9 MPa ；股骨柄前倾角为25°髋臼杯前倾10°下内衬峰值Von Mises 应力为6.7 MPa 。由此看出：内衬材料在全髋关节置换中能降低应力遮挡，使得内衬上应力分布更加均匀，避免了应力集

中情况。 股骨柄在全髋关节置换中作用明显，其应力集中主要分布在近端和远端，而近端以股骨颈为主，远端应力集中

并不明显[36]。

试验中，股骨柄前倾角为0°髋臼杯前倾35°下股骨柄峰值Von Mises 应力为127.1 MPa ；股骨柄前倾角为20°髋臼杯前倾15°下股骨柄峰值Von Mises 应力大小为

100.2 MPa ；股骨柄前倾角为25°髋臼杯前倾10°下股骨柄

峰值Von Mises 应力为128.2 MPa 。由此得出，不同角度下股骨柄存在断裂风险，股骨柄前倾角为20°髋臼杯前倾15°

下股骨柄峰值Von Mises 应力最小，避免了应力集中，降低

了股骨柄断裂风险，能提高手术成功率[37-38]。 为了进一步验证有限元分析结果，实验中取6具尸体标本进行股骨柄周缘骨皮质和髋臼前后壁应变情况的测

量[39]。试验中，20°-15°与正常加载模式相比股骨柄周缘

骨皮质和髋臼前后壁应变差异无显著性意义(P > 0.05)；0°-35°和25°-10°股骨柄周缘骨皮质和髋臼前后壁应变，显

著大于20°-15°(P < 0.05)。

试验结果说明股骨柄前倾20°联合臼杯前倾15°下进行

全髋关节置换放置假体效果理想，更加符合人体解剖特点，能提高手术成功率，促进机体早期恢复。同时，假体股骨

柄前倾20°联合臼杯前倾15°位置角度下能在最大层面减少

骨盆在矢状面或冠状面的分离、移动，使得骨盆更加符合人体正常生理状态[40]

。 综上所述，股骨柄前倾20°联合臼杯前倾15°效果理想，

能减少接触面的摩擦力，应力分布更加符合生理状态，并

且术后并发症发生率低，有助于关节功能恢复，但是对于前倾角匹配组数、间隔角度等问题均需要进一步研究。

作者贡献：王春成进行实验设计，实验实施为李明哲。

利益冲突：所有作者共同认可文章无相关利益冲突。

伦理问题：试验方案经南阳医学高等专科学校伦理委员会批准，试验方案已经患者/家属知情同意。

文章查重：文章出版前已经过CNKI 反剽窃文献检测系统进行3次查重。

文章外审：文章经国内小同行外审专家双盲外审，符合本刊发稿宗旨。

作者声明：文章第一作者对研究和撰写的论文中出现的不端行为承担责任。论文中涉及的原始图片、数据(包括计算机数据库)记录及样本已按照有关规定保存、分享和销毁，可接受核查。

文章版权：文章出版前杂志已与全体作者授权人签署了版权相关协议。

开放获取声明：这是一篇开放获取文章，文章出版前杂志已与全体作者授权人签署了版权相关协议。根据《知识共享许可协议》“署名-非商业性使用-相同方式共享3.0”条款，在合理引用的情况下，允许他人以非商业性目的基于原文内容编辑、调整和扩展，同时允许任何用户阅读、下载、拷贝、传递、打印、检索、超级链接该文献，并为之建立索引，用作软件的输入数据或其它任何合法用途。

4 参考文献 References

[1]

戚大春,安新荣.全髋关节置换假体位置的确定方法及生物力学特性[J].中国组织工程研究,2016,20(26):3811-3816.

[2] Clavé A, Fazilleau F, Dumser D, et al. Efficacy of tranexamic

acid on blood loss after primary cementless total hip

replacement with rivaroxaban thrombopro …… 此处隐藏：1720字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……