生物型股骨头置换术后股骨近端受力变化的有限元分析

发布时间：2017-04-06 01:16

  本文关键词：生物型股骨头置换术后股骨近端受力变化的有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：背景:当今社会对于中老年人的股骨颈骨折的治疗方法呈现多样化,其中股骨头置换术针对患者术前并发症多、耐受手术能力差以及骨质疏松等问题有着较为对症的疗效。但是在术后康复的过程中,随着时间的进展,随之而来的术后并发症也呈现增加的趋势,尤其是因假体的应力遮挡而导致的骨量丢失、假体松动等,甚至最终造成手术失败。因此,对于股骨头置换术后应力分析的研究,将成为改良优化假体、避免术后松动的解决方案之一。目的:应用有限元分析对中老年人模拟进行生物型股骨头置换术,对已经置入假体的股骨近端与中老年人正常的股骨近端进行受力比较,分析术后髋关节较正常髋关节是否有较大的应力变化,是否会造成术后在康复过程中引起假体无菌性松动而导致手术失败。为临床上中老年人股骨颈骨折手术方式的选择以及人工假体的改良提供参考和指导。方法:首先通过薄层CT扫描1名正常中老年人股骨近端数据,得到连续的CT断层图片,利用三维重构软件Mimics重构出正常股骨头三维模型。再选定好生物型假体的型号,以及根据假体参数利用三维重构软件Mimics重构较精确的假体三维模型。根据重构的股骨近端模型和重建的假体模型,导出点云格式到Solidworks软件中,按照正规骨科手术要求以及操作方式将假体模型装配至股骨,再导入Ansys软件中,赋予不同的才料属性、边界条件。利用ANSYS v12.1软件分析数据,分别对正常股骨近端和植入假体后的股骨近端模拟正常人单足站立时所对应的髋关节承受的力进行加载负荷,应用ANSYS v12.1软件考察正常股骨近端与术后股骨近端的应力分布、应变及位移,进行比较。结果:股骨安装假体后的模型与正常的股骨近端模型加载负荷后相比较,应力、位移及应力的范围都发生了较大的变化。置换后的模型降低了股骨近端假体周围骨质应力水平,尤其以大转子和小转子及二者下方的股骨最明显,产生了应力遮挡。在正常股骨近端中应力最小的位置在小转子和大转子的部位,最小值范围为0.013772MPa~0.035798MPa,而与置换后股骨近端相比,后者的应力最小位置范围更大,说明因人工假体承担更多的负荷,使得其周围骨质所受负荷明显减小,产生了应力遮挡。同理可见,在正常股骨近端的应力最大部位,最大值范围是28.706MPa~74.617MPa,但在同一位置的置换后股骨近端模型上应力值却明显降低,应力值的范围为17.389MPa~52.743MPa。结论:通过有限元分析软件重建出来的正常中老年人股骨近端和安装人工股骨头假体后的股骨近端具有较高度的仿真性,二者相比较后,分析出股骨头置换术后的股骨近端应力分布与术前相比有所改变,股骨近端有明显的应力遮挡,是引起假体无菌性松动的重要原因。为手术过程中假体的选择、安装位置的确定以及今后人工股骨头置换术所使用的假体改良方案提供理论指导。
【关键词】：股骨头置换术 应力 股骨颈骨折 有限元分析 股骨近端
【学位授予单位】：河北医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R687.3
【目录】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-8
• 前言8-10
• 材料与方法10-12
• 结果12-14
• 附图14-20
• 附表20-21
• 讨论21-24
• 结论24-25
• 参考文献25-26
• 综述 中老年人股骨颈骨折的研究及治疗进展26-29
• 参考文献28-29
• 致谢29-30
• 个人简历30

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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  本文关键词：生物型股骨头置换术后股骨近端受力变化的有限元分析，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：288023