股骨头形状对人工髋关节力学行为影响的有限元分析

目的研究人工髋关节不同形状股骨头对髋臼变形及应力分布的影响。方法建立不同形状(球形、椭球形、蚶线球体)股骨头的人工髋关节三维有限元模型,模拟人体步态过程中的受力情况,计算并分析髋臼变形、应力以及股骨头应力的分布情况。结果在3种形状的股骨头中,球形股骨头对髋臼产生的变形量最大,蚶线球体股骨头次之,椭球形股骨头最小;蚶线球体股骨头产生的中心应力最高,球形股骨头次之,椭球形股骨头最小。结论在减少髋臼变形降低应力分布方面,椭球形股骨头比球形股骨头和蚶线球体股骨头有着明显的优势,这对于人工髋关节的优化设计具有一定的指导作用。