预防股骨头坏死塌陷的内置物设计及有限元分析

摘要

目的基于目前股骨头植入装置对股骨头支撑不足的问题,设计一种帽形股骨头内置物并运用有限元分析探讨植入后对股骨应力分布的影响,评估其在临床应用的可能性。方法股骨头内置物由弧形帽和柱形短柄组成,弧形帽采用多孔材料;选取一名健康成人股骨为研究对象,根据CT扫描图像建立正常股骨头模型和植入术后远期有限元模型;根据骨密度分区设置材料属性,施加双足站立生理载荷条件,计算分析植入内置物前后股骨应力分布。结果术后内置物弧形帽下方骨组织节点应力均值低于术前模型,差异具有统计学意义;股骨颈部应力峰值及接触内置物柄部末端的区域应力水平增加,股骨其他结构的应力无显著变化。结论帽形内置物植入后能够降低股骨头应力水平并形成稳固支撑结构,有希望应用于股骨头坏死早期的临床治疗。