股骨假体材料对人工膝关节置换性能的影响
贾巍1
张满栋1
陈维毅2
王晨艳2
郭媛2
1.太原理工大学机械与运载工程学院,山西省太原市0300242.太原理工大学生物医学工程学院,山西省太原市030024
摘要：背景:股骨假体无菌松动是影响膝关节置换后寿命的重要问题之一,高分子聚乙烯衬垫磨损产生的颗粒和应力遮挡是引起这种松动的主要原因,均与股骨假体材料有关.目的:采用有限元法分析股骨假体材料对膝关节股骨远端应力和胫骨衬垫上接触压力的影响,方法:利用Abaqus有限元软件分别建立钛合金、钴铬合金、钛-羟基磷灰石功能梯度生物材料(FGBM Ⅰ)、钛-生物活性玻璃功能梯度生物材料(FGBM Ⅱ)4种材料的膝关节置换模型,赋予假体不同材料属性,研究股骨假体在不同材料下股骨中重要易损路径的应力分布情况和胫骨衬垫上的接触压力变化.结果 与结论:①与钛合金和钴铬合金相比,功能梯度生物材料(FGBM)可明显增大股骨-假体界面处应力和股骨重要易损区域路径中的应力,其中以FGBM Ⅰ增加最显著;②接触压力云图显示,FGBM Ⅰ、FGBM Ⅱ假体在聚乙烯衬垫的最大应力比钴铬合金假体分别降低了20.41％和19.98％,比钛合金假体分别降低了20.07％和19.63％;③结果表明,功能梯度生物材料可在股骨远端产生更高的应力,同时在聚乙烯衬垫上产生更小的接触压力,减少应力遮挡和聚乙烯衬垫磨损,且FGBM Ⅰ功能梯度材料效果显著.
关键词：骨假体3D生物材料有限元膝关节无菌松动接触压力股骨假体
分类号：R459.9(治疗学)R-331(实验医学、医学实验)R318.01(医用一般科学)
资助基金：国家自然科学基金(11772214)
论文发表日期：2021-04-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：5( 1477-1481 )
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