三维有限元分析大转子骨瓣转移治疗股骨头缺血坏死应力分布变化

• 作者: 乔金环 吴建伟 孔繁林 张天一 朱军 樊国峰 田丰德 米盼盼 董巍
• 来源期刊: 中国组织工程研究
• 学科: 医学
• 关键词: 股骨头坏死 生物力学 大转子骨瓣 三维有限元 应力 股骨近端 VonMises应力值 组织工程
• 年，卷（期）: 2018,（7）
• 所属期刊栏目: 骨与关节生物力学
• 页码范围: 1090-1095
• 页数: 6页
• 分类号: R318
• 字数: 7274字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.0122

摘要

背景:三维有限元分析已经被较多骨科学者应用,但作为股骨头坏死保髋治疗术后评价结果不一.目的:研究运用三维有限元方法检测大转子骨瓣转移治疗股骨头坏死后股骨头的生物力学变化及股骨近端生物力学改变,验证该术式力学安全性及有效性.方法:选取1例单侧股骨头坏死ARCOⅢ期患者并行带血管蒂大转子骨瓣移植术患者,根据术前及术后6个月股骨近段的计算机断层成像技术CT数据,以DICOM格式保存,用计算机辅助技术及专业医学建模软件MIMICS及HYPERMESH建立股骨近段三维几何模型分为正常组、坏死组及修复组三维有限元模型.应用有限元分析软件ANSYS模拟人体站立及运动等不同情况,将模型自由网格划分,赋予材料参数,建立正常股骨近段,股骨头坏死骨缺损和运用大转子骨瓣转移修复骨缺损的三维有限元模型.载荷加载于不同的有限元模型,观察3组模型股骨头的最大位移和股骨近段的应力分布情况.结果与结论:①在同一载荷下,此3组模型的最大位移值分别为:正常组0.61 mm,坏死组0.66 mm,修复组0.61 mm;坏死模型的最大Von Mises应力值远大于正常模塑.修复模型的最大Von Mises应力值逐渐降低,与正常值接近;②此3组模型均提示股骨颈区小转子上方出现应力集中,在转子位置的最大应力,坏死模型较正常增高,而修复后该处的最大应力值逐渐增高,但仍低于骨的破坏应力;③结果证实,运用大转子骨瓣转移修复股骨头坏死骨缺损后的股骨头的最大应力值及最大位移值更接近正常,大转子区作为修复股骨头骨缺损的骨瓣供区是安全可靠的.