骨表面再造数值模拟在人工股骨头假体优化设计中的应用

人工股骨头假体植入技术目前存在的主要问题之一是 :植入假体存在远期松动等并发症 ,从而导致手术失败。对于引起松动的主要原因 ,通常人们认为是磨损碎屑和应力遮挡所造成的骨质吸收。因此 ,对人工股骨头假体植入物的结构进行优化是具有特别重要的意义。本文采用骨再造理论与有限元结合的方法 ,用计算机模拟人工股骨头假体植入后股骨的再造行为 ,用截面吸收率和抗弯截面模量损失率定量分析假体所产生的应力遮挡效应。骨再造理论采用应变能密度作控制变量的表面再造理论 ,有限单元采用二十节点等参数单元。结果表明 :在所讨论的假体模型中 ,三种围领形式的假体所产生的骨吸收仅相差 4%。三种长度直柄的假体所产生的骨吸收相差近 30 %,直柄长度的变化对应力遮挡效应有更显著的影响。