单髁置换股骨假体矢状面安装角度的有限元分析

目的膝关节单髁置换术是有效治疗膝骨关节炎的方式,但假体安装位置是影响失效的因素之一,对于单髁假体矢状面安装角度的生物力学研究较少。本文通过建立膝关节和单髁假体模型进行有限元分析,得到相应部件生物力学情况,判断单髁膝关节假体在不同矢状面角度下生物力学状态,得到适合的矢状面安装角度。方法建立健康人体膝关节的有限元模型,并通过应力和前抽屉方式验证该模型的有效性。建立有限元单髁假体植入模型,将活动衬垫型单髁股骨假体从矢状面0°到屈曲15°之间每3°为间隔,并建立-2°和17°两个超出规定范围外的模型,观察各部件的生物力学变化。结果衬垫和对侧半月板矢状面安装角度为-2°时出现最大应力峰值,胫骨在矢状面17°时出现最大值,胫骨假体应力最大值出现在矢状面6°。当股骨假体矢状面角度增加,截骨距离向后侵入,截骨时会截掉更多骨质;前髓内钉顶端到截骨前端距离与矢状面截骨前后总长的比例在43.2%到44.6%之间。结论根据截骨量和各部件在静态站立状态下的应力峰值,股骨假体在矢状面的安装角度在9°~12°之间较为合适。