基于Workbench与Ncode的髋关节置换后股骨疲劳寿命仿真分析

针对人工髋关节置换对股骨结构术后疲劳寿命的影响，提出基于Workbench与Ncode软件联合仿真的股骨结构疲劳寿命分析方法。利用Workbench软件对髋关节置换后的股骨结构进行步态静力学分析，仿真结果结合Ncode软件，实现股骨结构疲劳寿命分析。通过分析对比，髋关节置换后的股骨疲劳损伤比置换前少12.7%,可指导人工假体髋关节的结构设计。     

基于CT扫描人体股骨的有限元分析

为了明确人体股骨步态过程的力学特性和股骨固有频率对置换术的影响,通过对采集于国人活体的股骨CT图像数据进行分析处理,提取股骨边界曲线利用逆向工程方法生成实体模型。对该模型进行有限元计算、分析得到其步态运动中不同时刻的力学特性,重点对国人股骨的振动特性进行分析。根据所得数据,对关节置换后假体松动产生的机理提出了新的观点和看法,认为假体的设计不但要考虑材料的生物相容性和假体固定方式,还要考虑假体固有频率的影响,应避免与股骨的频率相近而产生谐振。该文的结论对于指导关节假体的选材和外形设计有一定的借鉴作用。     

不同载荷灵敏度的股骨在全髋置换后的模态变化研究

基于股骨自适应再造理论，对具有不同载荷灵敏度的股骨在全髋置换后的自适应状况进行研究，利用有限元软件ANSYS8．1对不同载荷灵敏度的股骨在全髋置换后自适应再造进行了数值仿真。仿真结果表明，不同载荷灵敏度的股骨在置换后，在相同的载荷变化下和在相同的时间内，股骨的再造程度不同。在这一条件下，自适应再造过程中股骨的刚度、质量都有变化，且变化程度不同。在自适应仿真的基础上，以各时间段的具有不同刚度、质量的仿真模型，对其进行了模态分析，分析结果表明，不同载荷灵敏度的股骨在相同时间内模态变化程度不一样，分析结果表明，在全髋置换后的不同时期内应给予不同步态、步速的运动训练，对不同的患者在手术后的相同时期内也应该给予不同的运动训练。     

蓝宝石在人工髋关节置换中的应用

介绍了人工碗关节置换材料的要求及研究进展,例举了目前主要使用的髋关节置换材料种类、配合方式及各自的优势与不足。分析了蓝宝石作为髋关节置换材料在性能方面的优势,介绍了目前对蓝宝石髋关节假体的研究现状,并展望了蓝宝石在髋关节置换方面的应用前景。     

假体植入偏差对TKA后膝关节面间力学特性的影响

该文基于含假体膝关节的实体模型,构建包含股骨假体植入偏差的直立位TKA后膝关节模型,通过有限元仿真,分析了TKA术的假体植入偏差:股骨假体的内/外移偏差、前/后移偏差、内/外旋偏差及内/外翻偏差对含假体关节面间的力学特性的影响。分析结果表明:股骨假体相对胫骨的内翻偏差对胫骨假体衬垫的最大等效应力和接触应力分布的影响最显著。因此,在全膝关节置换手术中,应尽量减小股骨假体与胫骨间的内/外翻偏差,以控制假体关节面间的应力变化及应力分布变化,来降低胫骨假体衬垫的磨损,该文的分析结果能够为膝关节假体磨损及抗磨损膝假体形面设计提供参考。     

人工股骨头置换术的并发症预防和护理体会

人工股骨头种类很多，设计在不断改进，材料也在不断改进。目前常用的是Moore型，相当于国产Ⅱ型；Thompson型，相当于国产I型。Moore型可保留充足的股骨距，柄孔中可植骨，临床较常用。对股骨距小者可用Thompson型。人工股骨头置换具有关节活动好，下床早的优点。但并发症不少，主要有4种：感染、脱位、松动和假体柄折断，处理上较困难。并容易导致感染。所以，虽然这仅为人工半关节置换，仍应严格掌握手术适应证。     

一种新型无柄股骨假体的设计研究

通过对比传统有柄股骨假体的应力分布来研究新型无柄股骨假体的生物力学性能。利用真实人体股骨上端的CT扫描图像,建立完整股骨、2个或3个固定螺钉的无柄假体、传统有柄假体的三维有限元模型。模拟人单腿直立的载荷情况,分析和比较每种模型的Von Mises应力分布。研究表明,无柄假体股骨上的Von Mises应力比传统有柄假体和完整股骨上的都要高;与传统有柄假体相比,防止了应力遮挡效应的产生;2个或3个固定螺钉的无柄假体在股骨的Von Mises应力分布上没有明显差别。新型无柄假体可以防止应力遮挡效应,和传统有柄假体相比能够使股骨上的应力分布更加符合实际的生理情况。     

人工髋关节假体材料的研究进展

阐述了人工髋关节假体材料的性能要求和金属、高分子、陶瓷以及碳质假体材料的研究新进展,分析了各种材料在实际应用中的优势和存在的问题,并对其发展趋势进行了展望.研究认为髋关节假体材料的表面改性和人体髋关节生物摩擦行为是未来研究的热点,髋关节假体材料性能评价体系的完善是亟待解决的问题.     

陶瓷髋关节异响产生机理的数值模拟研究

建立了陶瓷髋关节假体的有限元模型,分析了假体系统的振动特性,并利用复特征值提取法研究了假体系统在摩擦作用下的动态响应,深入揭示了陶瓷髋关节异响的产生机理。计算结果表明,髋臼组件的固有频率远高于异响频率而股骨组件的固有频率非常接近异响频率,它与异响有重要关系。考虑摩擦激励后,股骨组件在不稳定模态频率1843Hz～2050Hz的扭转振动以及在3300Hz左右的弯曲振动是陶瓷髋关节假体系统自激振动的振源,是异响产生的根本原因。最后,建议通过改变股骨组件中假体柄的结构来提高股骨组件抗扭转和弯曲振动的能力,以提高系统的振动稳定性从而抑制关节异响。     

钽材的医学应用及生物相容性机制

钽金属以其极佳的耐腐蚀性、延展性、生物相容性和骨整合性而在医学领域有广泛应用。回顾了钽材在治疗股骨头坏死、关节置换与翻修、骨缺损修复等领域的临床应用现状,并从其耐腐蚀性、表面氧化物成分、力学性能及多孔结构等材料特征与体内环境相互作用的角度对钽的医学应用机制,尤其是临床应用效果不佳甚至失败的机制进行了分析和讨论。在此基础之上,对钽材的个性化假体应用及钽材生物相容性机制研究方向进行了展望。对于更深入地开展钽材生物相容性机制研究,设计并制造新型钽植入物有良好的指导作用。