人工髋关节不同材料假体对骨界面的应力分布研究
全髋关节置换前后股骨侧应力的理论分析
全髋关节置换前后股骨侧应力的理论分析
严世贵;吴浩波;余世策
【期刊名称】《生物医学工程学杂志》
【年(卷),期】2006(23)3
【摘要】采用复合梁基本理论来构建骨水泥和非骨水泥型全髋关节置换前后假体周围骨质应力分布的解析理论模型,通过将假体周围股骨分成等距的11个断层,并将每个断层分成前、后、内、外四个象限,分别计算每个象限的解析解和有限元分析值,做直线回归并相关分析。
结果显示解析理论模型能有效的用于全髋关节置换前后力学环境变化的研究,利用该模型不仅有助于理解并解释临床相关的力学问题,而且有助于对全髋关节置换相关的涉及患者自身、假体设计和手术等多方面因素进行规律性研究。
【总页数】5页(P530-534)
【关键词】关节成形术;应力;有限元;复合梁
【作者】严世贵;吴浩波;余世策
【作者单位】浙江大学医学院附属第二医院骨科;浙江大学土木工程系
【正文语种】中文
【中图分类】R687.4
【相关文献】
1.髋关节表面置换后股骨侧应力分布的有限元分析 [J], 刘刚;董纪元;于德刚;王岩
2.人工双动全髋关节置换治疗老年肌力异常侧股骨颈骨折的近期效果分析 [J], 田
明波;尹万乐;邢林卿;张保龙
3.股骨颈保留型人工全髋关节置换后的应力分析 [J], 孙玉玺;付志厚;
4.全髋关节置换治疗老年偏瘫侧股骨颈骨折25例分析 [J], 刘圣宇;陈正刚;倪锋
5.全髋关节表面置换术后股骨侧应力分布的有限元分析 [J], 林荔军;靳安民;方国芳;李鉴轶;丁超;陈伟义;韦葛堇;李奇
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髋关节假体材料及界面选择
髋关节假体材料及界面选择河北医科大学第三医院作者：陈百成髋关节假体材料及界面选择经过近百年的发展，人工髋关节置换术已经成为治疗非感染性髋关节疾病终末期的最佳方法之一，具有能够缓解疼痛、改善关节功能、恢复关节的稳定和功能等优点，已经得到广大患者的认同，并迅速推广。
但随着初次置换数量的不断增加，每年因各种原因导致手术失败需要翻修的数量也在不断增加。
人工假体的磨损及松动问题促使关节外科医生对髋关节假体材料及界面的选择进行深入的研究。
一、髋关节假体材料的应用分析人工髋关节是受力复杂的负重关节，同时承受拉力、压力、扭转和界面剪切力以及反复疲劳、磨损的综合作用，每年要承受100 万~300 万次循环的体质量负荷并且由于其长期植入体内，要经受体液的腐蚀作用。
鉴于特殊的使用环境，假体材料要满足以下基本要求：1、生物相容性好。
即生物材料能被人体组织所接受、且对人体无毒、无排异反应等。
2、生物力学相容性好。
人工关节材料与骨骼的弹性模量、热膨胀性能及其强度应尽量一致，才能将应力通过人工关节材料-组织界面进行有效传递。
3、生物结合性能好、固定好：即要求人工关节与周围的骨组织结合良好、不发生相对移动和下沉等。
4、寿命长。
人工关节一般设计寿命为20~50 年。
超高分子量聚乙烯由于良好的生物相容性、低摩擦系数、费用低廉以及较好的抗磨损性能而成为制造人工关节假体的常用材料。
但聚乙烯假体的最大问题是材料磨损以及产生的磨损颗粒。
在关节活动过程中假体表面发生形变是聚乙烯假体磨损产生微米和亚微米颗粒的核心特征之一。
目前国内外学者就聚乙烯使用中的磨损问题进行大量的实验研究，对聚乙烯进行表面改性，主要利用辐射交联和离子注入等表面处理技术，改变聚乙烯的表面分子结构、物理和化学特性，达到提高抗磨损性能和生物力学相容性的目的。
Martell 等研究发现，体内常规聚乙烯线型磨损0.21mm/年，而高交联聚乙烯则仅为0.14 mm/年。
金属材料是制造人工关节假体的重要材料，主要有不锈钢、钴钼合金、钴铬钼合金、钛合金等。
全髋置换前后假体周围骨的应力变化
（ 非生 物 固定 型 假 体 ） 界 面 ， 的 传 导 发 生 了 变 化 ． 的 力
一
方 面 各 界 面 之 间 产 生 剪 应 力 ， 假 体 、 水 泥 和 骨 使 骨
之 间 产 生 相 对 移 动 ， 一 方 面 骨 水 泥 因 应 力 增 加 而 蠕 另 变 ， 骨 上 段 部 分 也 因 应 力 变 化 而 重 塑 ． 些 都 影 响 股 这 着 假 体 的 使 用 寿 命 ． 此 ， 究 人 工 关 节 的 生 物 力 学 因 研 对 改 善 假 体 材 料 、 化 假 体 的 设 计 、 善 手 术 操 作 技 优 完 术 以延 长假 体 的寿 命 具有 重 要 的意 义 ．
假 体 、 水 泥 和 骨 的 弹 性 模 量 不 同 ， 且 出 现 了 假 体 骨 并
一
骨 （ 物 固 定 型 假 体 ） 假 体 一骨 水 泥 和 骨 水 泥 一骨 生 、
身体 重 心处 装一 钢 板作 为 负 荷 加 载 点 ， 夹具 把 模 型 用
固定 在 Ｍ Ｘ万 能生 物力 学 实验 机 上 ． Ｔ １２ ３ 应 变 的 测 量 在 股 骨 内 侧 ， 骨 距 处 作 为 上 ．． 股 内侧 点 ， 下 ６ ｍ 处 为 中 内 侧 点 ， 下 １ ｃ 为 下 内 侧 其 ｃ 其 ２ｍ 点 ． 股 骨 外 侧 ， 粗 隆 下 缘 为 上 外 侧 点 ， 下 ５ ｍ 处 在 大 其 ｃ 为 中 外 侧 点 ， 下 １ ｃ 处 为 下 外 侧 点 ． 髋 臼 ， 髂 其 ２ｍ 在 从 前 下 棘 画 一 条 与 冠 状 面 平 行 的 线 与 髋 臼 壁 交 点 上 为 外 点 ， 为 内 点 ， 在 内 外 点 中 点 处 画 一 条 该 线 的 垂 下 再 线 与 髋 臼 壁 前 后 的 交 点 作 为 前 、 点 ． 身 体 重 心 处 后 在 加 载 ３０ （ 为 估 计 体 重 的 ５ ６ ， 别 在 上 述 各 点 放 ０Ｎ 约 ／）分 置 Ｍ Ｘ 引 伸 仪 测 量 其 应变 ， 测量 ３次 ， 其平 均值 ． Ｔ 每点 取 １２ ４ 假 体 的 安 装 以 上 述 模 型 为 基 础 ， 别 装 上 ．． 分 股 骨 和 髋 臼 假 体 ， 臼 假 作 用 三 枚 螺 钉 固 定 ， 倾 角 髋 前 为 １ ５度 ， 展 角 为 ４ 外 ０度 ． 骨 假 体 用 骨 水 泥 固 定 ． 股 用 手 法 填 充 骨 水 泥 ， 充 时 放 一 导 尿 管 排 气 ． 样 分 别 填 同 测 量 各 点 的 应 变 ３次 ， 其 均 值 ． 取 １２ ５ 统 计 结 果 根 据 皮 质 骨 的 弹 性 模 量 为 １ ． ． ． ６５
髋关节置换术后股骨应力的三维有限元分析及与骨密度变化的相关研究
（ 昌大 学 ａ 第二 附属 医院骨一科 ； ． － 社 ， 昌 ３ ０ ０ ； 南 ． ｂ期 ｔ １ 南 ３ ０ ６ Ｃ 信 息工程 学 院计 算机 中心 ， 昌 ３ ０ ２ ） ． 南 ３ ０ ９
摘 要 ：目的 应用三维有 限元分析假 体周 围的应力情况 ， 同时连续测 定骨密 度， 探讨 二者之间的相关性 。方法
ｍｉ ｅ ａ ｅ ｓ ｔ Ｍ ｅ ｈｏ Ｔｗｅ ｔ ａ ｉｎｔ ｎ ｒ ｌｄ ｎ ｉｙ． ｔ ｄｓ ｎ ｙ ｐ ｔｅ ｓ ｗｈｏ ｕｎ ｒ ｎｔ ｔ ａ ｈ ｐ ｒ ｐ ａ ｅ ｅ ｉ ｔ ｅ ｏｎ ｄｅ ｗｅ ｏｔ ｌ ｉ ｅ ｌ ｃ ｍ ｎｔ ｎ ｈｅ ｓ ｃ ｄ ａ ｆｌａ ｅ ｓ ｉａ ｎ ｈ ｎｇ ｆ ｉ ｔ ｄ ｈｏ ｐ ｔ ｌ ｏｆ Ｎａ ｃ ａ ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｅ ｗｅ ｎ ２０ ８ ｎ ２ ０ ｗｅ ｅ ｓ ｌｃ ｅ ｉ ｈｉ ｓ ｕｄ ｉ ｉ ｅ ｓｔ ｂ ｔ ｅ ０ ａ ｄ ０ ９ ｒ ｅｅ ｔ ｄ ｎ ｔ ｓ ｔ ｙ． Ｔｈｒ ｅ ｄ ｍ ｅ ｉ ｎａ ｉ ｔ ｌ ｍｅ ｎ ｌ ｉ ｆｓ ｒ ｓ ｎ ｔ ｅ ｕ ｓ ｃ ｒ ｉｄ ｏｕ ｔ ３， １ ２ ｅ — ｉ ｎｓｏ ｌｆｎｉｅ ｅ ｅ ｎｔａ ａ ｙｓｓ ｏ ｔ ｅ ｓ ｉ ｈｅ ｆ ｍ ｒ ｗａ ａ ｒｅ ｔ ａ １， ６， ４ ２， ａ ｄ ３６ ｍ ｏ ｔ ｆ ｅ ｐ ｒ ｔｏｎ Ａｔｔ ａ ｉ ｎ ｎ ｈｓａ ｔ ｒ ｏ ｅ ａ ｉ ． ｈｅ ｓ ｍｅ ｔｍｅ， ｎ ｉ ｒ ｌｄ ｎ ｉｙ ｗａ ａ ｕｒ ｄ ｂｙ ｄｕ ｌｅ ｂｏ ｅ ｍ ｎｅ ａ ｅ ｓ ｔ ｓｍｅ ｓ ｅ ａ — ｎ—
也是一致 的。
髋关 节 置 换术 后假 体周 围骨 密度 变化 与其 应 力 遮 挡 存 在 明 显 的 相 关 性 ， 随 时 间 的 变 化 并
不同材料假体人工全髋关节置换效果的临床分析
不同材料假体人工全髋关节置换效果的临床分析目的探究不同材料假体在人工全髋关节置换术中的应用效果。
方法方便选择该院2011年6月—2016年6月收治的55例行人工全髋关节置换术治疗的患者，根据患者植入假体材料来源的不同分为A组28例，B组27例，比较两组治疗效果及不良反应情况。
结果A组患者术后Harris评分（54.23±3.71）分，治疗总有效率为75.00%，B组患者术后Harris评分（58.66±4.19）分，治疗总有效率为81.48%，两组Harris评分及总有效率差异无统计学意义，P>0.05；A组并发症发生率为25.00%，B组为14.81%，两组比较差异有统计学意义（P＜0.05）。
结论国产假体材料和进口假体材料在假体稳定性和髋关节功能恢复无明显差异，可根据患者假体周围骨质、自主意愿及经济能力选择合适的假体材料，在术后加强临床护理能力以减少术后不良反应的发生。
[Abstract] Objective To explore the effect of different material with prosthesis in the application of artificial total hip replacement. Methods Convenient selection our hospital in June 2011 to June 2016，55 routine arthroplasty patients treated artificial hip admitted，according to different patients implanted prosthetic material sources are divided into A group of 28 patients in group B 27 cases，comparison two therapeutic effects and adverse reactions. Results A group of patients with postoperative Harris score （54.23 ±3.71）points，the total effective rate was 75.00% in group B postoperative Harris score （58.66 ± 4.19）points，the total effective rate was 81.48%，and total score two Harris efficiency there is no significant difference（P> 0.05）；a complication rate was 25.00% occurred in group B was 14.81%，the difference was significant（P 0.05），B组患者的显效人数显著多于A组（P＜0.05），差异具有统计学意义。
不同种植体-骨结合部位对骨界面应力分布的影响
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3讨 论
织形 态 学 现 象，被 称 作 骨 结 合（8//0*.+G0?@3G.*+）。 种植体植入骨组织后，沿着种植体表面与密质骨和
种植体与骨组织的直接接触描述的是一种组 松质骨接触，种植体与骨组织的接触量往往有很大
Robert和 Block 的 研 究 认 为 临 床 成 功 的 种 植 体与骨组织的骨结合率为50%左右［7，8］，为更接近 临床实际 情 况，本 研 究 的 三 维 有 限 元 模 型 建 立 在 50%骨结合率的基础之上。研究结果发现（表4）， 7种分析模型在垂直载荷条件下，以冠部结合时最 大应力值（σEmax）最低（6.458MPa），其次是底部结 合（8.668MPa），颊侧、舌侧、近中及远中4种结合 最大应力值 水 平 相 近（15~16.536 MPa）。 所 有 7 种模型在功能负荷下（轴向或斜向），骨组织界面的 最大应力值均集中在种植体周围密质骨区域，这与 临床和动物实验中观察到的骨吸收主要发生在种 植体颈周边缘骨的研究结果相吻合［9，10］。4 种侧 方结合最大应力值相近，均二倍于冠部结合的最大 应力值。从降低应力集中的角度来讲，在结合率相 同的前提下，种植体周缘均有骨接触较仅有一侧接 触更为有利。分析沿种植体长度骨界面的应力分 布情况（图1），我们可以发现底部或冠部结合时骨 界面应力分布较侧方结合应力分布更为均匀，尤其 在冠部结合时，种植体颈部周围密质骨应力分布水 平最低。从垂直载荷下，骨界面载荷分配比例可以 看到（ 表 3），冠 部 结 合 时 密 质 骨 承 载 最 多，底 部 结 合时密质骨承载最少，其余4种情况密质骨承载相 当。这主要和种植体与密质骨的接触量大小有关。 种植体的机械稳定性是影响其治疗成败的重要因 素之一，种植体松动、下沉，进一步加剧应力集中和 骨创伤。所有7种骨结合方式的种植体位移均相 近，说明在结合率相同的情况下，不同结合部位对 于种植体的稳定性影响不显著（表5）。
骨水泥型髋关节假体的生物力学特性及其摩擦学研究
骨水泥型髋关节假体的生物力学特性及其摩擦学研究骨水泥型髋关节置换术是应用广泛且成熟的外科手术,固定失败是术后失效翻修的主要特征。
本文通过临床调查骨水泥型髋关节翻修的失效原因,发现体重,骨质疏松和关节炎症等是影响术后失效的主要三个客观因素且影响率分别为37.31%,23.30%和30.64%。
体重影响载荷作用于假体柄和骨水泥界面,导致界面因材料差异剪切性早期松动和微裂纹,载荷增大和骨水泥层蠕变性累计损伤加速界面松动并引发柄下沉。
髓腔近端骨水泥仅1.2±0.5mm易导致局部应力集中且刺激骨适应性退化,柄-骨水泥界面松动后微动机制产生磨屑刺激破骨细胞增殖以加速骨溶解,其中巨噬细胞选择性吞噬球状磨屑。
本文明确材料粘弹性,界面脱粘,动态力学和微动磨损等四点研究内容。
首先,通过筛选发现粉液比例20g/12ml和搅拌时间30s制备骨水泥实现晶粒细小且最优硬度和抗压强度为96.25MPa。
通过埋置光纤光栅分析骨水泥蠕变和应力松弛,发现外载荷作用导致界面应力失稳且能耗增加,引发骨水泥粘弹性软化,使高分子链段因张力发生迁移形成新力学平衡。
其次,本文建立钛合金柄-骨水泥界面粘结应力τ及相对滑移s线性和非线性幂指数模型。
得出脱粘失效阶段和劈裂失效阶段载荷-位移关系式,并获得局部粘结力与滑移量演变。
发现距离加载端0.175La和自由端0.325La棒的两内应力峰导致自由端滑移滞后于加载端的剪滞效应,引发界面和骨水泥内部裂纹损伤。
再者,本文设计柄-骨水泥结构动态力学试验台,并利用光纤光栅采集内应变和应力,发现骨水泥-金属柄轴向界面错动约0.25±0.05nm,且耗损滞回曲线趋势由线形状变为椭圆状再演变麻花状。
另基于Prony级数设计骨水泥粘弹性材料仿真并开展有限元动态力学试验,结果取得较好试验验证。
动态试验得出骨水泥应力波动阶段上升趋势图且内部应力波以45°±0.8°自加载端呈现圆波状传播。
髋关节表面置换术后不同股骨假体位置的生物力学实验研究
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．
３ ． ６
中华关 节外科 杂志 （ 电子版 ）０ ０ １ ２ １ 年 ０月第 ４ 第 ５ 卷 期
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・
基 础 论 著
・
ｐ ｓｉ ｏｐ ｅｉ — ａｉｇｐｓｉ ｏｐ ｌｔ ａ ｌａｉ ｏｉｏ ｒ ｐ ．Ｏ ｅｌ ｔｎｉｇｐｓｉ ｏｉｏ ｇ ｕ ，ｍ ｄ ｌｅｎｎ ｏｉｏ ｇ ｕ ， ａ ｒｌｅｎ ｇｐ ｓｉｎｇｏ ） ｎ ｇｓ ｄｎ ｏｉｏ ｔ ｎｒ ａｌ ｔ ｎｒ ｅ — ｎ ｔ ｕ ｅ ａ ｔｎ
髋关节置换术中人工关节的生物力学研究
髋关节置换术中人工关节的生物力学研究髋关节置换术是一种针对髋关节疾病的手术治疗方法，也是目前治疗严重髋关节疾病的唯一有效方法。
在手术中，医生会将患者的患部关节用人工关节来进行替换治疗。
人工关节是由一种特殊的合金制成，具有较强的耐用性和抗腐蚀性，能够长期承受人体运动所造成的压力和摩擦力。
但是，髋关节置换术中人工关节的生物力学属性对其治疗效果起到至关重要的作用。
一、人工关节的生物力学特征从生物力学的角度来看，人工关节的性能主要取决于其材料的强度、刚度和硬度等特性。
而这些特性则决定了人工关节是否能够承受人体运动的负荷，如能否承受人体重量、行走、跑步等运动时所受到的力量，以及经过一定的时间后是否会出现疲劳和损耗等问题。
其中，人工关节材料的强度是其最基本的特性之一。
一般来说，材料的强度越高，人工关节的耐久性和稳定性就越好，可避免不必要的松动和磨损。
而材料的硬度和刚度等特性则会直接影响人工关节的韧性、弹性，以及对摩擦和磨损的抵抗能力。
除此之外，人工关节的表面处理和摩擦系数也对其生物力学特性具有重要的影响。
人工关节表面的光滑度可以降低摩擦系数，从而减少磨损和松动的可能性；而适当增加摩擦系数则可以提高人工关节的稳定性和运动性。
二、髋关节置换术中的人工关节选择髋关节置换术中的人工关节选择非常重要，如何选择合适的人工关节，对于患者的治疗效果和生活质量都有着重要的影响。
目前，常见的人工关节有金属对塑料、陶瓷对陶瓷、金属对陶瓷等不同类型。
每种材料各有其优缺点，需要根据患者的具体情况和手术需求来进行选择。
金属对塑料人工关节是目前治疗髋关节疾病最常用的人工关节之一。
它的优点在于价格低廉、安全可靠、操作简单，且韧性好，稳定性高。
但它的耐久性较差，需要定期更换。
陶瓷对陶瓷人工关节则是近年来应用较为广泛的一种人工关节。
它的表面光滑度高，能更好地适应人体形态，减少磨损和松动的风险，也有着较好的生物相容性。
然而，它的韧性较低，容易出现疲劳断裂，需要更为谨慎的使用和护理。
人工髋关节不同材料假体对骨界面的应力分布研究
人工髋关节不同材料假体对骨界面的应力分布研究（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）【摘要】通过计算机三维有限元方法，了解在应力状态下不同材料的人工髋关节假体组合对骨界面的应力分布规律，从生物力学角度为人工髋关节的临床应用和设计制造提供有益的参考。
［方法］采用三维有限元法对全髋置换前后进行单髋站立生物力学测试，分析假体植入前后股骨和髋臼总体的应力模式和植入后各种组合的假体对骨界面的应力分布规律。
［结果］1、各种假体置换后等效应力（von Mises）峰值均位于假体远端相应股骨区域，但应力峰值有所下降，以股骨距区下降最为明显，遮挡率最大，而以弹性模量较钛合金低的CFR/PSF 作为柄的股骨的相应区域的遮挡率较低。
2、各种组合的假体对股骨界面的应力从近端至远端均呈逐渐增高趋势，而对于相同的柄比较而言，不管是金属-金属、陶瓷-陶瓷、陶瓷-聚乙烯还是金属-聚乙烯组合，其相应界面应力值无明显差别（P005），但以CFR/PSF作为柄对股骨相应界面存在较高的应力。
3、置换前在髋臼顶穹部存在较高应力，并逐渐向周围递减；置换后应力主要集中在髋臼的周边区域，但从髋臼顶部→后下→前下呈逐渐递减趋势；而在相同区域的不同组合其界面应力值无明显差别（P005）。
［结论］1、各种假体植入后均在股骨距处形成较高的应力遮挡，而用弹性模量较低的CFR/PSF 作为柄，其股骨相应区域的应力遮挡率较低，但股骨相应界面应力较大，而界面应力过大是产生假体微动主要因素。
2、股骨界面从近端至远端呈逐渐增高趋势的应力规律符合该假体的设计原理；相同假体柄的不同组合其股骨和髋臼相应界面应力值无明显差别，实验表明力学因素并不是选择假体组合的主要标准。
【关键词】髋假体应力物理生物力学有限元Abstract［Objective］To study the stress distribution rule of artificial hip prothesis combined with different materials under the stress condition, with the help of three-dimesional (3D) finite element analysis (FEA)［Methods］1Three-dimesional (3D) finiteelement analysis was used to test biomechanics of total hip replacement by single pelvic standing Global stress mode of femur and acetabular of prosthesis implantation and stress disposition of prosthesis exertion on the bone interface were also measured［Results］Equivalent stress peak value all located at the distal end of corresponding femoral bone area after various kinds of prosthetic replacement, but decreased to some extent, most obviously in the calear femorale, with the maximum dodge rateThe dodge rate of femur was lower in corresponding area that used CFR/PSF as handle which elastic modulus was lower than that of Ti alloy 2Stress of different kinds of prosthesis increased gradually on femoral bone interface from proximal to remote end, but the stress value of corresponding interface had no difference in the same area with the same material prosthesis(P005)Thecorresponding interface showed higher stress when use CFR/PSF as handle3Before the replacement, higher stress force wasfound in the fornix of acetabular top, and decreased gradually toward around After the replacement, the stress forceconcentrated in the perimeter area of acetabular, and decreased from top area to posteroinferior to anteroinferior The stress value of corresponding interface in different combination in the same area had no difference (P005)［Conclusion］1It showes a higherstress dodge in the calcar femorale after using various kinds of prosthesis implantation After using CFR/PSF of lower elasticmodulus as handle, the stress dodge rate is lower in femur, but the interface stress is higher, and this is the main factor and reason for the prosthesis loosening 2 The stress force rule meets the design principle that the stress force decreases gradually in the bone interface from proximal to distal The stress value in differentcombination of same prosthesis handle has no significantdifference, that showes mechanical factor is not the main standard for selecting prosthesis combinationKey words：hip prosthesis;stress force/physics;biomechanics/finite element全髋关节置换术（total hip replacement，简称THR）是公认的治疗髋关节疾病的安全有效的方法。
人工髋关节置换术假体固定与骨溶解的研究
ｔ ｓｅａ ａ， Ｔ 并 计算 Ｂ ／ Ｔ 比值 。所 得数 据在 各处 理组 间进行 比较 ，以方差 分析法 作显 著性 检验 （ ＝ ｉ ｕ ｅ Ｔ Ａ ｓ ｒ Ａ ＴＡ ａ ０ ５） ． 口结果 Ａ、Ｂ、Ｃ组与 Ｄ组 之间有 显著 性差 异 （ ＜ ． ，说 明 Ａ、Ｂ ０ Ｐ ０ ５） ０ 、ｃ组 均 明显抑制 周 围网织 骨形成 ，并 有 以巨噬 细胞 为主 的炎症 反应 及 纤维组 织大 量增 生 。结论 人工 髋关 节置 换后无 菌性 松动 及假 体周 围磨 损颗粒 除 可激 活 巨噬 细胞 为主 的炎 症产 生骨 溶解 外 ，还 可抑 制 网织骨 形成 。其 造成 的人工 髋关 节假 体一 骨 界面骨 重建 障 碍 可能 是骨 吸收 增加 和骨 形成 减少 协 同作 用 的结果 。这 可 能是 磨损颗 粒 刺激 下细 胞 因子介 导 的骨一 假 体界 面骨 代谢 异常 在人 工髋 关节无 菌性 松动 中发挥 重 要作用 的关 键所 在 。 【 关键 词１人 工关节 ：磨 损颗 粒 ；假体 固定 ；骨溶 解 Ｉ 中图 分类 号ＪＲ ８ ６１ Ｉ 文献 标识 码ｌＢ
２８ｃ ｓ ｓ ３ ｉ ｒ ｓｈ ｓｓａ ｅ ｔｃｌｏ ｅ ｎ ｆｈｐ ｒｈ ｏ ｌｓｙ ｇ ｄ３ ０ｙ ａｓ ａ ｅ ， ０ｈｐｐ ｏ ｔｅ ｉ ｓ ｐ ｉ ｏ ｓ ｎｉｇｏ ｉ ａｔｒ ｐ ａｔ ，ａ ｅ ８ｔ ８ ｅ ，ｍ ｅ ｎ６６ｙｅ ｓ ｅ ｄ ｏ ｍ ｅａｓａ ｄ ｏ ｒ ａ ａ ，ｈ ａ ｆ ｔ ｌ ｎ ｒ
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人工关节的界面磨损研究
人工关节的界面磨损研究研究发现10%人工关节面的问题与磨损有关聚乙烯磨损分析在2002年的CORR发表的一项研究把聚乙烯磨损作为膝关节翻修最常见的原因。
在初次全膝置换2年后翻修病例有44.4%是由于聚乙烯磨损直接造成的。
聚乙烯磨损的机理 Mechanisms of Wear1、粘着磨损2、剐蹭研磨磨损3、第三体磨损4、疲劳磨损（包括凹陷、断裂和分层）5、侵蚀磨损（自体侵蚀——碎屑——第三体磨损）诱发吞噬细胞活性的碎屑·亚微米（小于1μm）聚乙烯颗粒更易诱发吞噬反应·亚微米颗粒数量越多越容易诱发吞噬反应抗磨损分析抗磨损主要是假体设计和材质一、假体设计分析延长并加厚的后髁关节面（2mm），高屈曲时仍然面接触特殊的髁间窝边缘打磨工艺，与Spine完全达到面接触逐渐下移的Cam-Spine接触点，随屈膝角度增加而趋稳定在骨内雕琢出的髌股沟可明显减少高屈曲时伸膝装置的压力解决膝关节背侧磨损胫骨金属平台表面与聚乙烯关节面底部相互摩擦所产生的磨损良好的聚乙烯关节面锁定机制可以减少其产生二、假体材质分析由于髋膝关节不同的聚乙烯磨损机制，使用与髋关节相同的高交联工艺制造的膝关节聚乙烯完全是失败的！这就是为什么各家公司都有髋关节高交联内衬，只有Zimmer拥有FDA认证的膝关节超耐磨垫片！重要因素-聚乙烯的质量水平主要取决于：》原材料》制造过程》设计》消毒方法》包装和储藏原材料：最高质量的超高分子聚乙烯粉末不加钙经过仔细检查可满足所有苛刻质量标准的要求(ASTM,ISO,FDA)电子束照射产生高交联膝关节超耐磨垫片制作过程：》聚乙烯高交联的过程》完全去除自由基的过程》加工成型的过程1、聚乙烯高交联的过程什么是聚乙烯聚乙烯是由碳-氢原子的长链组成- CH2 - CH2 -CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2- CH2 - CH2 - CH2 - CH2 -这是聚合体☆只有采用电子束才能控制照射的剂量和通透度！高剂量照射会破坏一些键从而打断分子链产生碎片，碎片的段端具有活性(自由基)…自由基可发生以下任何反应》氧化，与氧结合》同一链的断-断重新连接》高交链是不同链间结合,》抵抗磨损抗磨损的改进经过2千万转后的测试标本 (20 Mc)[Laurent et al., Orthopaedic Research]步态模拟器显示经照射后抗磨损能力增强[Laurent et al., Orthopaedic Research Society, 2002]不利环境下的磨损模拟测试2、完全去除自由基的过程完全去除自由基的方法—退火（Annealing）》经过交联的聚乙烯仍会有自由基残留》采用等于或略高于聚乙烯熔点的温度加热几小时》缓慢冷却可以使残存自由基进行链重组和交联》经过退火处理后，自由基几乎为零，无与氧结合的机会3、加工成型的过程Prolong用平均 65 kGy剂量的电子束照射产生交联Prolong 既可用于CR 又可用于PS 的需要, 可分别减少81％和78％的聚乙烯磨损量Prolong可在持续的不利环境下（骨水泥碎片）有较好的抗磨损能力Prolong 对上层和背侧磨损都有较好的抵抗能力Prolong 具有强大的抗分层磨损的能力(FDA认证)Prolong 后稳定假体抗Spine疲劳磨损的能力至少与普通聚乙烯相当设计精密的设计〉限定元分析〉大量解剖数据库〉临床资料〉计算机成型〉计算机辅助设计〉生物力学分析〉胫骨与股骨的曲率比例 1.07 : 1〉铸造钴铬钼合金机器人抛光处理的股骨假体〉聚乙烯最低厚度6.5mm〉胫骨假体的双鸠尾设计及护栏控制冷流消毒方法特殊的消毒要求〉必须维持高交链状态〉表面均匀渗透消毒〉Gasplasma - H2O2〉低温状态〉保持三维结构稳定〉不再有自由基产生〉无毒包装和储存普通聚乙烯采用Gammer射线照射消毒后有自由基残存，必须采用充氮无氧包装高交联聚乙烯没有自由基，可以在空气中包装和储存。
髋关节置换术后股骨应力的三维有限元分析及与骨密度变化的相关研究
髋关节置换术后股骨应力的三维有限元分析及与骨密度变化的相关研究付晓玲;刘大仁;邱睿韫;吴凯;吴庆【期刊名称】《南昌大学学报（医学版）》【年(卷),期】2011(051)007【摘要】目的应用三维有限元分析假体周围的应力情况,同时连续测定骨密度,探讨二者之间的相关性.方法选择自2008-2009年在南昌大学第二附属医院进行全髋关节置换术的患者共20例,分别在术后1、3、6个月,1、2、3年应用三维有限元方法分析股骨假体周围应力变化,同时应用双能X线骨密度仪测量股骨假体周围骨密度,股骨柄假体区,采用Gruen方法分7个测量兴趣区,即ROI①、②、③、④、⑤、⑥和⑦区.并将其与同一患者未置换部位进行比较,应用SPSS 15.0分析软件对收集到的数据进行处理,用t检验进行组间显著性测定.结果 20例患者均进入结果分析.ROI⑦区应力遮挡最明显,ROI③应力遮挡最少,各区在术后1、3、6个月的应力遮挡无统计学意义(P＞0.05),术后1、2、3年的应力遮挡较1、3、6个月明显减少(P＜0.05).股骨假体周围骨密度在术后1个月时无明显下降(P＞0.05),术后3个月开始明显下降(P＜0.01),且以ROI⑦区最明显,术后1、2、3年骨密度无明显下降并趋于平稳.结论髋关节置换术后假体周围骨密度变化与其应力遮挡存在明显的相关性,并随时间的变化也是一致的.%Objective To investigate the stress in femur after total hip replacement using three dimensional finite element analysis, and to explore the correlation between the stress and bone mineral density. Methods Twenty patients who underwent total hip replacement in the second affiliated hospital of Nanchang universitybetween 2008 and 2009 were selected in this study. Three-dimensional finite element analysis of stress in the femur was carried out at 1,3,6,12,24 and 36 months after operation. At the same time,bone mineral density was measured by dual-energy X-ray absorptiometry. Periprosthetic regions of interest (ROD were defined according to Gruen (ROI 1-7). All statistical analyses were performed using t-test (SPSS 15). Results The level of stress shielding was highest in ROI 7 and lowest in ROI 3. The level of stress shielding at 1,2 and 3 years post-operation significantly decreased compared with the shielding at 1,3 and 6 months post-operation(P＜0. 05). Bone mineral density showed a significant decrease at 3-month post-operation,and the most obvious decrease was found in ROI 7(P＜0. 01). No further reduction of bone mineral density occurred at 1,2 and 3 years post-operation. Conclusion Bone mineral density is correlated with stress shielding and postoperative time in femur after total hip replacement.【总页数】3页(P52-54)【作者】付晓玲;刘大仁;邱睿韫;吴凯;吴庆【作者单位】南昌大学第二附属医院骨一科,南昌330006;南昌大学期刊社,南昌330006;南昌大学信息工程学院计算机中心,南昌330029;南昌大学第二附属医院骨一科,南昌330006;南昌大学第二附属医院骨一科,南昌330006【正文语种】中文【中图分类】R683.42【相关文献】1.老年股骨颈骨折生物型人工髋关节置换术后股骨假体周围骨密度的变化 [J], 王桂峰;王小林;杜伟;白亚菲;曲延明2.股骨近端置换术后应力分布和骨密度变化与个体特异性的相关性 [J], 胡孔足;卜海富3.髋关节置换术后假体周围骨密度的变化及对疗效影响的相关研究 [J], 胡早意4.髋关节置换术后股骨应力的三维有限元分析及与骨密度变化的相关研究 [J], 付晓玲;刘大仁;邱睿韫;吴凯;吴庆5.保留股骨颈全髋关节置换术后假体周围骨密度变化 [J], 黄和涛;潘建科;杨伟毅;罗明辉;刘军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
不同材料人工髋关节假体对骨界面应力分布及生物力学的影响
不同材料人工髋关节假体对骨界面应力分布及生物力学的影响李宁远;龚亚莉;刘煊文;周强【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2016(020)009【摘要】背景：髋关节置换过程中可以使用不同材料的假体,不同的假体组合会产生不同的生物力学效果和骨界面应力分布。
目的：探讨不同材料人工髋关节假体对骨界面的应力分布及生物力学的影响。
方法：对志愿者进行髋部CT扫描,所得图像资料以DICOM格式进行保存,并利用MIMICS软件进行处理,导入ANSYS获得股骨三维有限元模型。
对股骨材料属性进行赋材质,获得股骨赋材质三维有限元模型。
选择3种不同的置换假体材料（钴铬钼合金、钛合金以及复合材料）,结合实际关节置换的具体要求,在CAE软件中对不同类型假体予以设计,得出相应的假体模型。
按照STL格式将构建的假体模型导入MIMICS中,对股骨与假体进行装配。
对不同假体关节置换后的应力情况进行分析,分别对3种假体在置换后对应完整股骨中下部应力集中区内外侧、小转子右下方30 mm、股骨近端小转子右侧的应力遮挡率进行计算。
结果与结论：通过三维有限元分析,建立了直观、精确的股骨模型以及假体三维模型。
按照实际情况对股骨三维有限元模型进行赋材质,获得相应的模型,从而更加直观的展现出股骨内部不同材质的属性,并对钴铬钼合金、钛合金、复合材料3种假体置换后的股骨应力进行了模拟。
结果发现,应力遮挡率在股骨中下端股骨会出现下降的情况,置换后股骨远端部位应力高于完整股骨应力水平。
提示使用钴铬钼合金、钛合金、复合材料3种置换假体进行髋关节置换后均会出现一定的应力遮挡情况。
其中复合材料假体与人体的实际生理环境更为接近,可以有效减少应力遮挡作用,有利于应力从假体传导至股骨上。
【总页数】7页(P1268-1274)【作者】李宁远;龚亚莉;刘煊文;周强【作者单位】成都三六三医院骨科,四川省成郜市610041【正文语种】中文【中图分类】R318【相关文献】1.不同材料人工关节磨损颗粒对假体--骨界面骨形成影响的比较研究 [J], 蔡谞;王继芳;卢世璧;赵斌;张笑明;侯宁2.人工种植牙直径对骨界面应力分布的影响 [J], 邹敬才;刘宝林;唐文杰3.不同材料人工髋关节假体对骨界面应力分布及生物力学的影响 [J], 李宁远;龚亚莉;刘煊文;周强4.影响人工种植牙-骨界面应力分布规律因素的多元逐步回归分析 [J], 邹敬才;刘宝林;唐文杰;肖光裕5.人工髋关节不同材料假体对骨界面的应力分布研究 [J], 林凤飞;郑明;林朝晖;宋卫;林清坚;谢建荣;陈日齐因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
骨小梁髋假体柄植入的应力分析
骨小梁髋假体柄植入的应力分析李博;高丽兰;陈亚;刘淑红;胡亚辉;吕林蔚;叶金铎;张春秋【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2024(45)3【摘要】目的:分析髋关节置换中实心钛合金假体与骨小梁假体柄植入的应力。
方法:基于Mimics软件逆向建立股骨模型,并使用Geomagic软件对股骨模型进行优化,再通过SolidWorks软件将模型实体化。
将截骨后的股骨与金属股骨柄进行装配,并将装配好的模型导入ABAQUS中进行有限元计算。
将股骨上部分为内侧近端点(小转子区)、外侧近端(大转子区)、股骨干近端点(茎突中段周围)、远端区域(茎突末端周围和远端)4个区域(处于不同整合状态),计算步态、爬楼梯载荷下植入实心钛合金假体和骨小梁假体前后的股骨应力以及区域未整合时的界面应力,并通过应力椭球分析骨界面的变形类型。
结果:在小转子区,步态和爬楼梯载荷下骨小梁假体相比实心钛合金假体应力屏蔽率分别降低了20.5%和14.7%。
实心钛合金假体存在不同整合状态时,步态与爬楼梯载荷下界面拉应力最大分别为10.842、12.900 MPa,剪应力最大分别为7.050、6.805 MPa;而骨小梁假体存在不同整合状态时,步态与爬楼梯载荷下界面拉应力最大分别为3.858、4.389 MPa,剪应力最大分别为4.156、3.854 MPa。
2种不同载荷下,界面内侧剪应力椭球开口朝向两侧,骨界面发生拉伸变形;界面外侧剪应力椭球上下开口,发生压缩变形。
结论:全髋关节置换术后,骨小梁假体的整体性能优于实心钛合金假体,且假体-骨界面未整合边缘易发生应力集中以及变形,引发进一步失效。
【总页数】7页(P29-35)【作者】李博;高丽兰;陈亚;刘淑红;胡亚辉;吕林蔚;叶金铎;张春秋【作者单位】天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室;天津市骨植入物界面功能化与个性研究企业重点实验室(天津)股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】R318.6;TH781【相关文献】1.非骨水泥全髋置换术中机器人辅助植入假体与人工植入假体效果对比分析2.髋假体柄不同固定方法的生物力学分析3.无柄假体与有柄假体全肩关节置换治疗肩骨关节炎的Meta分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
人工髋关节承载状况下股骨柄应力的计算与分析
人工髋关节承载状况下股骨柄应力的计算与分析郑晓雯;孟惠荣【期刊名称】《医用生物力学》【年(卷),期】2004(19)3【摘要】目的建立全髋关节置换术后的三维有限元模型 ,分析研究股骨柄的应力分布 ,为临床应用提供理论依据。
方法应用目前先进的大型有限元分析软件ABAQUS ,对人工髋关节在不同条件下股骨柄的主要力学性能 ,即应力分布状况进行了较为详细的计算与分析。
结果①在不同的边界条件和不同的承载状态下 ,股骨柄的应力均是随着受力方向α的增大而不断增大。
②不同的边界条件对股骨柄的应力值影响较大。
③应力值均与承载大小成正比 ,但应力分布曲线有所不同。
结论①接受人工髋关节置换术患者在日常生活中应避免髋关节的活动范围过大(α<30°) ;②当仅有下三分之一股骨柄结合良好的情况下 ,无论承载大小 ,应力均随受力方向α(α >2 5°)的加大而不断的急剧增加 ,说明在受到意外暴力时容易出现骨折或股骨柄断裂;③当股骨柄与人体股骨结合不良的情况下 ,即使患者髋关节的活动范围较小 ,股骨柄的应力值仍较大。
【总页数】5页(P147-150)【关键词】人工髋关节;力学性能;应力分布;有限元法【作者】郑晓雯;孟惠荣【作者单位】中国矿业大学(北京)机电系【正文语种】中文【中图分类】R318.01【相关文献】1.临床研究股骨头坏死人工髋关节置换股骨柄假体的疲劳寿命分析 [J], 庞智晖;樊粤光;何伟;周广全;陈镇秋;陈鹏;魏秋实2.计算机导航对人工髋关节股骨柄假体置入的精确性验证 [J], 马若凡;许杰;董彬;李登;丁悦;刘尚礼3.人工髋关节置换后股骨柄应力的有限元分析 [J], 郑晓雯;孟惠荣4.分析人工髋关节置换术后假体柄周围股骨骨折的治疗 [J], 戴科晶; 蔡荣; 周翔; 陈涛; 罗昂5.分析人工髋关节置换术后假体柄周围股骨骨折的治疗 [J], 戴科晶;蔡荣;周翔;陈涛;罗昂因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
个性化髋关节假体设计及其生物力学性能研究
个性化髋关节假体设计及其生物力学性能研究
宜亚丽;陈涛;杨泽宇;侯硕;柴立平;金贺荣
【期刊名称】《力学与实践》
【年(卷),期】2024(46)2
【摘要】通用型髋关节假体和个人股骨匹配度不足,易导致应力遮挡率过大。
为制备与个人股骨相匹配的髋关节假体,基于人体下肢电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)数据,通过逆向工程技术建立股骨实体模型,利用提取的关键特征参数逆向建模,建立个性化髋关节假体模型,采用步态试验确定股骨受力情况,进行有限元分析和电测实验研究其生物力学性能。
结果显示,在站立中期的步态载荷下个性化髋关节假体的应力遮挡率在7.64%~38.71%之间,通用型髋关节假体应力遮挡率在16.66%~49.32%之间。
个性化髋关节假体可以减小应力遮挡率,可为髋关节假体研究人员提供参考。
【总页数】9页(P362-370)
【作者】宜亚丽;陈涛;杨泽宇;侯硕;柴立平;金贺荣
【作者单位】燕山大学机械工程学院;河北瑞鹤医疗器械有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】R318.01;TB21
【相关文献】
1.外科植入物髋关节假体TC4钛合金股骨柄显微组织和力学性能研究
2.基于CT三维重建个性化设计猪股骨髋关节假体与骨髓腔接触率的定量研究
3.骨水泥假体与
生物型假体在髋关节初次置换中的临床应用研究4.生物固定假体与骨水泥假体对老年骨质疏松性髋关节骨折置换术疗效对比研究5.人工髋关节假体生物力学与生物摩擦学性能评价方法研究进展
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表面置换和全髋关节置换股骨近段应力遮挡的比较
表面置换和全髋关节置换股骨近段应力遮挡的比较王禹基;孙俊英;董天华;王以进【期刊名称】《中国骨与关节损伤杂志》【年(卷),期】2008(23)3【摘要】目的试图验证表面置换术能否有效避免类似于全髋关节置换术所出现的股骨侧应力遮挡并发症。
方法采集8具青年正常新鲜髋关节标本，选择静止单腿站立的股骨头受力模型。
依次测16根正常股骨在1000N载荷下股骨头表面置换前、后的应力值，以及全髋关节假体置换后的应力值，根据公式η=（1～δ全板／δ未板）×100％（η为应力遮挡率），计算两种不同假体在各点的应力遮挡率。
结果全髋关节置换后的股骨张力侧（外侧）应力遮挡率在15％～17％之间变化。
压力侧应力遮挡率在30％～34％之间变化。
表面置换后的股骨颈应力遮挡最大为3％～5％，股骨近段和中部应力遮挡为0．1％～0．6％。
结论表面置换能有效维持近段股骨的正常应力传递，能有效避免类似于全髋关节置换后的股骨近段应力遮挡性骨吸收，从而能有效保留近段股骨的骨量，为日后翻修提供良好条件。
【总页数】3页(P183-185)【关键词】表面置换;应力遮挡;生物力学【作者】王禹基;孙俊英;董天华;王以进【作者单位】南京医科大学附属常州第二人民医院骨科;苏州大学附属第一医院骨科;上海大学生物力学研究所【正文语种】中文【中图分类】R687.4;R318.01【相关文献】1.模拟人工髋关节置换术后股骨近端应力遮挡效应实验研究 [J], 于庆巍;赵长福;高忠礼2.全髋关节置换术后股骨近端应力遮挡 [J], 俞银贤;马金忠3.关节置换术治疗急性关节内骨折股骨头置换术与全髋关节置换术治疗股骨近端骨折的比较(对2007年研究的更新) [J], Ian Harris;王簕;杨云峰4.关节置换治疗急性关节囊内骨折比较半髋关节置换与全髋关节置换治疗股骨近端骨折的疗效(2007年4月报道的更新) [J], David L Helfet;王簕;杨云峰5.髋关节表面置换与全髋关节置换治疗股骨头缺血性坏死的疗效比较 [J], 戚广秀;王立民;孙云明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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人工髋关节不同材料假体对骨界面的应力分布研究（作者： _________ 单位：___________ 邮编：__________ ）【摘要】通过计算机三维有限元方法，了解在应力状态下不同材料的人工髋关节假体组合对骨界面的应力分布规律，从生物力学角度为人工髋关节的临床应用和设计制造提供有益的参考。
［方法］采用三维有限元法对全髋置换前后进行单髋站立生物力学测试，分析假体植入前后股骨和髋臼总体的应力模式和植入后各种组合的假体对骨界面的应力分布规律。
［结果］1、各种假体置换后等效应力（von Mises ）峰值均位于假体远端相应股骨区域，但应力峰值有所下降，以股骨距区下降最为明显，遮挡率最大，而以弹性模量较钛合金低的CFR/PSF 作为柄的股骨的相应区域的遮挡率较低。
2、各种组合的假体对股骨界面的应力从近端至远端均呈逐渐增高趋势，而对于相同的柄比较而言，不管是金属-金属、陶瓷-陶瓷、陶瓷-聚乙烯还是金属-聚乙烯组合，其相应界面应力值无明显差别（P0O5），但以CFR/PSF作为柄对股骨相应界面存在较高的应力。
3、置换前在髋臼顶穹部存在较高应力，并逐渐向周围递减；置换后应力主要集中在髋臼的周边区域，但从髋臼顶部-后下-前下呈逐渐递减趋势；而在相同区域的不同组合其界面应力值无明显差别(P0]05)。
[结论]1、各种假体植入后均在股骨距处形成较高的应力遮挡，而用弹性模量较低的CFR/PSF 作为柄，其股骨相应区域的应力遮挡率较低，但股骨相应界面应力较大，而界面应力过大是产生假体微动主要因素。
2、股骨界面从近端至远端呈逐渐增高趋势的应力规律符合该假体的设计原理；相同假体柄的不同组合其股骨和髋臼相应界面应力值无明显差别，实验表明力学因素并不是选择假体组合的主要标准。
【关键词】髋假体应力物理生物力学有限元Abstract [ Objective ] To study the stress distributen rule of artificial hip prothesis combined with different materials under the stress condition, with the help of three-dimesional (3D) finite element analysis (FEA) ] [ Methods ] 1_Three-dimesional (3D) finite element analysis was used to test biomechanics of total hip replaceme nt by sin gle pelvic sta nding [ Global stress mode of femur and acetabular of prosthesis impla ntatio n and stress dispositi on of prosthesis exerti on on the bone in terface were also measured _ [Results ] Equivale nt stress peak value all located at the distal end of corresponding femoral bone area after various kinds of prosthetic replacement, but decreased to some extent, most obviously inthe calear femorale, with the maximum dodge rate_ The dodge rate of femur was lower in corresp onding area that used CFR/PSF as handle which elastic modulus was lower than that ofTi alloy 2 Stress of differe nt kinds of prosthesis in creased gradually on femoral bone in terface from proximal to remote end, but the stress value of corresp onding in terface had no differe nee in the same area with the same material prosthesis(P0 ]05)] The corresp onding in terface showed higher stress whe n use CFR/PSF as han die] 3[ Before the replaceme nt, higher stress force was found in the fornix of acetabular top, and decreased gradually toward around After the replaceme nt, the stress force concentrated in the perimeter area of acetabular, and decreased from top area to poster oin ferior to anteroin ferior [ The stress valueof corresp onding in terface in differe nt comb in ati on in the same area had no differenee (P0[05)] [Conclusion ] 1 It showes a higher stress dodge in the calcar femorale after using various kinds of prosthesis implantation || After using CFR/PSF of lower elastic modulus as han dle, the stress dodge rate is lower in femur, but the in terface stress is higher, and this is the mai n factor and reas on for the prosthesis loosening [ 2] The stress force rule meets the design principle that the stress force decreases gradually in the bone in terface from proximal to distal [ The stress value in differe nt comb in ati on of sameprosthesis han dle has no sig ni fica nt differe nee, that showes mecha ni cal factor is n ot the main sta ndardfor select ing prosthesis comb in atio n ||Key words : hip prosthesis;stress force/physics;biomechanics用nite element全髋关节置换术（total hip replacement，简称THR）是公认的治疗髋关节疾病的安全有效的方法。
但是，无菌性松动仍然是影响人工关节长期使用的主要原因。
人们先后提出”骨水泥病、微粒病”的概念' 学者们发现在众多的相关因素中，机械力学因素是造成假体松动的主要原因之一［1］。
然而，对于相同的假体柄而言，使用金属对金属、陶瓷对陶瓷、陶瓷对聚乙烯或者金属对聚乙烯组合，其假体对骨界面的应力是如何呢？这些力学因素是否是我们选择不同组合的标准呢？这将是本文研究的重点内容。
三维有限元法作为生物力学一种先进的实验方法，可以测量骨与假体的应力分布，并能对实验条件进行控制和模拟人体的生物力学条件，并且已有众多学者采用此种方法成功进行全髋置换的研究:2~4 ］因此，作者采用三维有限元分析方法，来探讨不同材料假体组合对非骨水泥型人工髋关节置换术后骨界面的应力分布规律，为人工髋关节的临床应用和设计制造提供有益的参考。
1材料与方法1h模型的设计与建立选择一例50~60岁的股骨颈骨折行人工髋关节置换术的病例，术前先行患髋及相应股骨中上段CT平扫，采用Super-sap软件建立全髋置换前三维有限元模型。
普鲁斯（Plus）公司提供假体样品，以EP-FIT压配式球形臼、PE标准衬、钻铬钼合金球头、SL钛合金柄为原模型。
用千分卡尺对假体进行坐标测绘，模拟骨整合后的界面状态，将假体与骨界面节点的自由度进行耦合，建立假体植入后的三维有限元模型。
通过改变假体的材料参数，弹性模量、泊松比制造8种置换后模型。
整个实验共建立9个模型。
节点和单元数如表1所示。
表1模型节点单元划分情况（个）髋臼骨部分股骨部分假体部分节点单元节点单元节点单元置换前5204122102198100 置换后47838218971459326730151【2 模型命名分组按照不同材料组合，分别命名为PCA （PE-钻铬钼合金；其中P 代表超高分子量聚乙烯内衬、C代表钻铬钼合金球头、T代表AI2O3 陶瓷、A代表钛合金柄，以下类同）、PTA （PE-陶瓷）、TTA （陶瓷- 陶瓷）、CCA （钻铬钼合金-钻铬钼合金）。
另假设以复合材料CFR/PSF 作为柄的各种组合，分别命名为PCF （F代表CFR/PSF ）、PTF、TTF、CCF;而置换前命名为ZHQ。
1 ]3材料参数上述各模型涉及的各种材料均简化为同性的均质线弹性材料。
由于SL柄与股骨髓腔相匹配，近端（大粗隆附近）主要与松质骨接触，柄下端使假体柄表面与股骨小粗隆以下的皮质骨相接触，与骨腔固定的位置主要在髓腔的狭部及骨干髓腔。
因此对股骨严格区分皮质骨与松质骨。
而髋臼只考虑与臼杯接触的部分，置换前主要是髋臼软骨和软骨下骨（皮质骨）；置换后主要是松质骨。
为了较真实模拟置换后人工股骨头与内衬间相互运动情况，在其两者之间应加一种接近髋关节滑液性质的物质，作者以泊松比为0 499 : 5］的组织替代。
各材料参数均米用相关文献］4、6［及由Plus公司提供。