组配式人工半骨盆假体在步行周期载荷下的有限元分析

北京大学学报（医学版） ›› 2010, Vol. 42 ›› Issue (2): 192-196.

组配式人工半骨盆假体在步行周期载荷下的有限元分析

姬涛，郭卫△，汤小东，董森

（北京大学人民医院骨与软组织肿瘤治疗中心，北京100044）

收稿日期:2009-08-19 修回日期:1900-01-01 出版日期:2010-04-18 发布日期:2010-04-18

Received:2009-08-19 Revised:1900-01-01 Online:2010-04-18 Published:2010-04-18

摘要/Abstract

摘要：

目的：利用有限元方法对步行周期动载荷下组配式人工半骨盆假体重建进行受力分析，明确耻骨连接板对重建骨盆应力分布的影响。方法：建立骨盆三维有限元模型，将时间-髋关节接触力曲线导入有限元计算软件Abaqus 6.7中对载荷进行定义，计算步行周期17％， 36％， 43％， 86％共4个特征时间点的von Mises应力分布云图，明确假体系统不同时相下应力集中的位置。通过计算有耻骨连接板和无耻骨连接板两种重建情况下骨盆应力分布差别，计算特征时间点髂骨固定部件的位移、应力数值；比较横向固定螺钉应力，明确耻骨连接板对半骨盆假体稳定性的影响。结果：在整个步行周期下，假体系统应力及位移峰值均出现在单腿负重期，即步行周期的17％～36％。耻骨板可以使步行周期的17％（患侧站立中相）及86％（健侧站立中相）骨盆环应力分布更为均匀，髂骨固定部件在有、无耻骨板重建的情况下应力峰值平均为148.5 MPa及270.1 MPa（P=0.04）；两种情况下，髂骨固定部件绝对位移平均为9.3 mm及11.7 mm（P =0.03），耻骨板可以降低髂骨固定部件应力水平50％，降低螺钉应力水平24％。半骨盆假体相对于截骨面的相对位移在两种情况下差别没有统计学意义（P =0.41）。结论：半骨盆假体在整个步行周期中稳定性较好，可以满足日常行走功能要求。耻骨板对于整个半骨盆系统的稳定性起着十分重要的作用，可以有效地降低整个系统的应力峰值。

关键词: 骨盆, 假体和植入物, 有限元分析, 步行, 负重

姬涛, 郭卫, 汤小东, 董森. 组配式人工半骨盆假体在步行周期载荷下的有限元分析[J]. 北京大学学报（医学版）, 2010, 42(2): 192-196.

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