股骨头坏死髋关节置换术有限元分析

"股骨头缺血性坏死髋关节表面置换术有限元研究" 这篇博士学位论文详细探讨了股骨头缺血性坏死情况下，髋关节表面置换术的有限元分析。展影博士在天津医科大学的影像医学与核医学专业指导下，通过有限元方法研究了不同因素如何影响手术后假体、骨水泥以及股骨头颈各部位的工作应力分布。 研究主要涉及以下几个方面： 1. 股骨假体植入角度：分析了植入角度在120°到145°范围内的18个三维有限元模型，以了解不同角度对股骨近端结构应力分布的影响。研究发现，应力集中发生在金属假体与股骨骨质交界处，并且随着植入角度的增加，应力峰值逐渐减小，但在135°至145°之间变化趋势不明显。 2. 骨质状况：骨量正常、骨量减少和骨质疏松的模型表明，骨质状况的变化不会改变股骨头颈的应力分布规律。然而，骨量减少和骨质疏松会导致股骨金属假体和股骨颈皮质骨的应力峰值上升。 3. 股骨头缺血性坏死程度：构建了涵盖15%到75%股骨头体积的45个不同坏死程度模型。坏死深度从10mm到35mm不等。结果显示，坏死程度对股骨颈松质骨中超过屈服应力的节点比例有显著影响，随着坏死程度的增加，超过屈服应力的节点比例增加。 4. 应力分布：在股骨金属假体下方的松质骨中性层位置随植入角度变化，同时压应力区和拉应力区分别随角度增加而增加和减少。135°至145°植入角度时，股骨金属假体和股骨颈皮质骨的应力分布较为稳定，超过屈服应力的节点比例较低。 5. 生物力学依据：研究为临床医生在选择髋关节表面置换患者和确定最佳股骨假体植入角度提供了生物力学依据。这有助于优化手术方案，减少术后并发症，提高假体的长期稳定性和患者的活动功能。 该研究通过有限元模拟深入理解了股骨头缺血性坏死髋关节表面置换术的复杂力学环境，为临床实践提供了有价值的理论支持。