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全骸關(guān)節(jié)置換術(shù)(total hip arthroplasty THA)是治療股骨頭壞死、骸骨關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎及先天骸關(guān)節(jié)脫位等多種骸關(guān)節(jié)病變的一種有效方式，其療效肯定，但術(shù)后并發(fā)癥也不容忽視，多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)THA術(shù)后假體的穩(wěn)定性及多種并發(fā)癥如假體無(wú)菌性松動(dòng)、假體周圍骨折及關(guān)節(jié)脫位等均與關(guān)節(jié)周圍生物力學(xué)因素有關(guān)。
關(guān)節(jié)復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)使得在體內(nèi)對(duì)其進(jìn)行生物力學(xué)研究非常困難，而實(shí)驗(yàn)生物力學(xué)常采用機(jī)械法、電測(cè)法和光彈法等對(duì)動(dòng)物、尸體或者人工骨進(jìn)行強(qiáng)度、硬度及彈性模量等生物力學(xué)數(shù)據(jù)的測(cè)試，雖然能夠直觀的獲得一些骸關(guān)節(jié)生物力學(xué)性能相關(guān)的信息，但其費(fèi)用昂貴、程序繁瑣且標(biāo)本的變異率大等特點(diǎn)常影響到結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。1972年Brekelmans等人將有限元分析(finite element analysis FEA)引入骨科生物力學(xué)研究領(lǐng)域，F(xiàn)EA能將連續(xù)的彈性體分割成有限個(gè)單元并逐個(gè)對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行研究，最后再對(duì)其進(jìn)行合成，從而獲得與實(shí)際物體類似的生物力學(xué)性能，達(dá)到對(duì)整個(gè)彈性體進(jìn)行分析的目的。經(jīng)40多年的發(fā)展，F(xiàn)EA現(xiàn)已被成功應(yīng)用于人體骨骼、關(guān)節(jié)和肌肉的相關(guān)研究，在骨科生物力學(xué)領(lǐng)域占有重要的地位，本研究就有限元分析在全骸關(guān)節(jié)置換中的最新應(yīng)用現(xiàn)狀作綜述。
針對(duì)THA來(lái)說(shuō)，建立有限元模型的對(duì)象主要是骸關(guān)節(jié)周圍骨骼、肌肉、韌帶及人工假體等，目前建模的主要數(shù)據(jù)來(lái)源有臨床影像學(xué)資料(CT，MRI)、斷面切片圖像及激光三維掃描點(diǎn)云等，建模手段主要有CAD方法、激光三維掃描轉(zhuǎn)換及計(jì)算機(jī)雕刻技術(shù)等，在實(shí)際建模過(guò)程中，往往采用多種方法綜合運(yùn)用，目前常用的有限元軟件包括Ansys，Abaqus，Marc和Solidworks等證實(shí)了有限元模型在測(cè)試假體一骨界面微動(dòng)中的有效性，同時(shí)還介紹了一種可模擬具有時(shí)間依賴性的假體表面骨長(zhǎng)入過(guò)程的有限元方法。
Kallivoka等也證實(shí)了有限元分析在模擬THA壓配型非骨水泥股骨柄假體生物力學(xué)過(guò)程中的可能性及優(yōu)越性。Ramo等研究表明有限元模型可以很好的模擬實(shí)體模型，Lerch等通過(guò)建立有限元模型模擬不同條件下假體周圍骨重建過(guò)程，并在術(shù)后使用雙能X線骨密度儀來(lái)定性定量地驗(yàn)證該結(jié)果，發(fā)現(xiàn)有限元分析結(jié)果與術(shù)后雙能X線骨密度儀檢測(cè)結(jié)果保持良好的一致性。Duho等利用有限元法分析鋼板修復(fù)股骨柄假體周圍骨折的生物力學(xué)情況，并與實(shí)驗(yàn)室結(jié)果比較，兩者之間保持良好的一致性�？梢�(jiàn)，有限元模型可很好的模擬實(shí)體模型，目前一批機(jī)制良好的有限元模型已經(jīng)出現(xiàn)，并與實(shí)驗(yàn)室及臨床數(shù)據(jù)保持著良好的一致性，但如何快速生成一個(gè)有效、準(zhǔn)確的有限元模型仍需進(jìn)一步研究。
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