股骨肿瘤膝关节：弧形柄与直柄假体的有限元应力对比研究

本文由张闻力和卢敏勋两位学者合作完成，发表在中国科技论文在线上，针对股骨肿瘤膝关节置换术中的关键设计进行了深入研究。他们的工作主要聚焦于股骨中下段骨缺损的重建，通过有限元分析对比了弧形柄假体与直柄假体在单足支撑时的应力分布。研究的目的是为了验证两种假体在不同姿势下的力学性能，从而为定制弧形柄假体的合理性提供理论支持。 研究首先设计了两种类型的假体模型：一种是弧形柄，其形状更贴近股骨的自然弯曲，另一种是传统的直柄，以标准直线形态植入。然后，他们构建了这两种假体的有限元模型，模拟了步态周期中的关键阶段——单足支撑相，分别考虑了股骨在垂直位和后倾15°时的受力情况。加载的大小设定为1400牛顿，这是模拟日常活动中的典型负荷。 在股骨垂直加载的情况下，直柄假体显示出最大的应力集中在头颈交界处的内后方，皮质骨的最大应力值达到45.25兆帕，而骨水泥鞘的最大应力值出现在柄基部内侧，为44.20兆帕。当股骨处于后倾15°的位置，直柄假体的应力分布与垂直加载时相似。 相比之下，弧形柄假体在垂直加载下，皮质骨的最大应力值同样位于头颈交界处的内后方，但数值较低，为43.36兆帕，骨水泥鞘的最大值稍高，为49.96兆帕。后倾15°时，弧形柄模型的应力分布也保持了类似的趋势。这些结果显示，弧形柄假体能更有效地传导和分散应力，减少了应力遮挡，使得应力分布更为均匀，尤其对皮质骨和松质骨的应力值接近正常模型，表现出更好的生物力学适应性。 总结来说，这篇首发论文的重要发现是弧形柄假体相较于直柄假体，在股骨肿瘤膝关节置换手术中，能够提供更好的应力分布和生物力学匹配，有利于减少手术风险和提高患者康复效果。这为临床医生在选择适合的假体设计时提供了科学依据，进一步推动了个性化医疗的发展。