材料匹配与人工髋关节接触性能分析

毛锋       郭海洋     程倩       奚卉    张茜    王凤才  

     目的: 研究当前临床常用的不同材料匹配的典型人工髋关节接触力学性能。

     方法: 建立球基共型接触人工髋关节的有限元模型；通过施加恒定竖直方向载荷，等效模拟关节正常行走情况下的接触力学，分析材料匹配球面的接触性能及评估相应的磨损预测。结果 获得具有诸如金属对金属（MOM）、金属对陶瓷(MOC)、陶瓷对陶瓷(COC)、陶瓷对聚合物(COP)、金属对聚合物(MOP)5种材料组配条件下的人工髋关节接触性能数值分析；

     结果:显示其接触应力由大到小排列分别为COC、MOC、MOM、COP和MOP；而接触面积由大到小排列分别为MOP、COP、MOM、MOC和COC。

     结论: 高弹性模量和低泊松比的材料匹配的人工髋关节变形量较小，但会导致局部应力较大；将低弹性模量和高泊松比的柔性材料聚乙烯作为髋臼，则不会出现较大的接触应力集中，但变形量较大，且出现边缘受力情况。另一方面，MOM和MOC材料匹配的人工髋关节具有较低的接触磨损性能，对临床上人工髋关节选材提供参考价值。