骨-多孔锆铌合金假体界面应力分析

目的探究多孔锆铌合金骨小梁假体界面的应力状态。方法本研究从多孔假体与骨整合三维结构简化为二维模型,利用结构特征设计骨和多孔骨小梁假体的二维结构,通过对比实心假体与多孔骨小梁假体的骨界面应力分析,进而分析通过不同的孔径和丝径(1、0.8、0.7、0.6、0.5、0.3 mm)分析骨-假体界面应力变化规律,以此来选择合理的孔径和丝径。结果多孔1 mm骨小梁假体最大剪切应力相比实心假体减少了45.8%,拉应力相比实心假体增加了15.2%。随着孔径的减少,骨界面最大剪切应力和拉应力均呈上升趋势,但在0.8 mm处最大剪切应力、拉应力最小;随着丝径的减少,骨界面最大剪切应力呈上升趋势,但在0.6 mm处最大剪切应力最小;骨界面拉应力呈下降趋势。结论多孔锆铌合金骨小梁假体和骨整合界面应力存在一定规律,在骨组织平均生理应变的条件下,数值计算表明随着孔径的减少,在0.8 mm区间处,骨界面最大剪切应力和拉应力均呈低谷点;随着丝径的减少,在0.6 mm区间处,骨界面最大剪切应力呈低谷点,拉应力取平均值达964.9 k Pa。这为多孔锆铌合金骨小梁假体植入界面的应力损伤提供一定启示。