全膝关节置换胫骨平台截骨后倾角对关节接触力的影响

杜明明; 张宽; 曾纪洲; 闫松华

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全膝关节置换胫骨平台截骨后倾角对关节接触力的影响

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目的通过膝关节有限元模型模拟胫骨平台不同截骨后倾角(posterior tibial slope,PTS),计算全膝关节置换(total knee arthroplasty,TKA)后聚乙烯衬垫、胫骨截骨面以及胫骨干处的应力分布,探索胫骨平台不同截骨后倾角对胫股关节接触力的影响.方法根据1例膝骨关节炎患者的下肢CT及MRI图像,建立术前膝关节三维模型,而后进行模拟全膝关节置换,分别建立胫骨平台0°、3°、6°、9°截骨后倾的膝关节有限元模型.在Abaqus中进行仿真计算,选择静止站立进行加载,施加轴向载荷300 N.结果随着胫骨平台截骨后倾角的增加,聚乙烯衬垫内外侧接触合力百分比没有明显变化,但各部位的应力峰值随之增加.聚乙烯衬垫内侧接触应力峰值从0°时的4.51 MPa增加到9°时的6.13 MPa;外侧接触应力峰值从3.57 MPa增加到6.02 MPa.胫骨截骨面处的接触应力峰值从0°时的0.84 MPa增加到9°时的1.09 MPa.胫骨干处的应力峰值从0°时的1.97 MPa增加至9°时的3.23 MPa.结论胫骨平台截骨后倾角的增加会加大聚乙烯衬垫、胫骨截骨面、胫骨干处的应力峰值.应力峰值过大会增加假体磨损及松动的风险,使得术后关节疼痛或假体翻修的可能性加大.胫骨平台截骨后倾角直接影响到术后的膝关节功能,有待于开展大量的相关研究,综合探索截骨规律.

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来源
《北京生物医学工程》 |2021年第3期|227-232238|共7页
作者
杜明明; 张宽; 曾纪洲; 闫松华;
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作者单位

首都医科大学生物医学工程学院北京 100069;

首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069;

首都医科大学生物医学工程学院北京 100069;

首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069;

首都医科大学附属北京潞河医院骨关节外科北京 101149;

首都医科大学生物医学工程学院北京 100069;

首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类生物力学;
关键词
全膝关节置换; 胫骨平台截骨后倾角; 有限元分析; 接触应力; 应力分布;

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