全膝关节置换术中骨水泥螺钉技术治疗胫骨骨缺损的生物力学和有限元分析

目的螺钉骨水泥技术是在全膝关节置换术(TKA)中修复胫骨骨缺损的有效手段。然而,关于螺钉植入的最佳角度仍缺乏共识。本研究旨在从生物力学角度研究TKA中使用螺钉骨水泥技术中修复胫骨骨缺损的最佳植入螺钉角度。方法植入螺钉角度分为4组,其与胫骨机械组分别成0°、15°、30°、45°。通过有限元分析评估各组模型所受应力及产生位移。设计并3D打印了统一化的手术导板以确保所有骨缺损力学测试模型一致。通过静态压缩力学测试探讨各组模型产生在3种不同载荷下产生的形变。通过高循环疲劳压缩测试研究各组模型在万次压缩后发生形变及各组模型结构刚度。结果有限元分析结果显示,当螺钉植入角度为15°时,螺钉、缺损区骨水泥、假体及假体下骨水泥所受最大应力均最小,且螺钉位移最小。生物力学测试结果表明,当螺钉植入角度为15°时,模型的变形最小,结构刚度最大。结论采用螺钉骨水泥技术治疗TKA中胫骨骨缺损时,15°的螺钉植入角度具有生物力学优势。