膝关节的生物力学性能简介(下)

摘要

＜正＞2.固定式与活动式衬垫设计的比较除了组成材料的分类外,胫骨组件依其锁合机构亦可分为固定式及活动式衬垫设计。大致上固定式的设计其关节接触面多为平面或线接触,其接触面积小,相关生物力学研究显示[1,2],固定式设计在2000N负载下,其接触面积仅约为73～204mm2。由于较小的接触面积,其平均接触应力约为10～27MPa,最大应力值超过30MPa,可发现衬垫所受到的接触应力远大于材料的屈服强度11.5MPa[3]。若长期使用后容易造成聚乙烯材料的磨损破裂。若固定式设计的关节表面为高吻合接触则可能有较高的拘束力产生,主要因为膝关节除了弯曲运动外还会伴随着旋转与内、外翻,在关节衬垫与胫骨基座接触面上或是组件与胫骨接触面上常发生剪应力破坏而造成组件松脱。