胫骨托盘的不同结构设计对胫骨应力分布的影响

• 作者: 孟凡涛 杨朝旭 王晖
• 来源期刊: 中华老年骨科与康复电子杂志
• 关键词: 骨小梁 胫骨 有限元分析 应力遮挡
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 所属期刊栏目: 基础研究
• 页码范围: 321-326
• 页数: 6页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3877/cma.j.issn.2096-0263.2020.06.002

摘要

目的 通过设计不同结构类型的人工膝关节胫骨衬垫托盘模型,建立模拟人体单腿站立状态下的有限元模型并进行仿真分析,对比胫骨衬垫托盘的实体结构设计假体与骨小梁结构设计假体在植入胫骨后的应力传导效果以及应力分布差异,从而探究结构设计对金属植入物性能的影响.方法 首先采用3-matic11.0处理软件对人工膝关节胫骨衬垫实体托盘进行骨小梁结构设计优化,并将两种结构设计的胫骨托盘假体与胫骨模型在Hypermesh14.0软件中进行有限元前处理,最后利用有限元软件Abaqus6.13中进行手术植入模拟仿真分析并输出胫骨托盘与胫骨上的最大应力与应力分布情况.结果 当植入胫骨托盘为实体结构设计时,最大应力值为13.72 MPa;然而,当植入胫骨托盘为骨小梁结构设计时,胫骨应力分布范围在胫骨近端分布范围增大,并且最大应力值(18.38 MPa)也增加了约34％.结论 骨小梁结构设计的人工膝关节胫骨衬垫托盘可以有效降低应力遮挡水平,从而避免由于应力遮挡现象所造成的假体早期松动现象,提高了假体的使用寿命.