全髋关节置换前后股骨应力变化的有限元分析

目的研究Charnley Elite骨水泥型和Summit近端多孔非骨水泥型股骨假体置换后股骨总体应力以及假体周围骨质区应力分布的变化。方法根据Charnley Elite骨水泥柄和Summit非骨水泥柄假体形态建立三维有限元模型,并加载关节合力以及相关肌肉的肌力负荷,分析假体植入前后股骨总体应力模式并对股骨近端假体周围区域骨质应力分布进行分区量化研究。结果两种假体植入后没有改变股骨总体的应力模式,应力峰值区域均位于全长股骨的中下段,但股骨应力峰值有所下降。股骨近端假体周围骨质等效应力水平出现了显著下降,下降最严重的区域为近段内侧象限即股骨距区,应力遮挡率分别达90.8%和95.3%;向假体远端应力水平逐渐增大,直至假体远段和末段水平应力值逐渐恢复并接近生理水平。就该两种不同固定方式的假体比较而言,引起的应力遮挡区域分布基本一致,应力下降程度Summit近端多孔非骨水泥型假体要高于Charnley Elite骨水泥型假体。结论两种假体植入后均在股骨近端形成显著的应力遮挡,假体周围骨质应力大小和分布的改变是引起术后骨量丢失和假体松动的原因之一,也是术后股骨骨折发生的类型以术后肢体疼痛发生的力学基础。两种固定方式的假体均需通过进一步改进以减少应力遮挡。