非骨水泥型人工髋关节假体固定界面骨整合力学分析

李永奖  张力成  张美超  杨国敬  林瑞新  蔡春元  钟世镇

　　目的：探讨不同假体粗糙面和界面压配下，非骨水泥型人工髋关节假体固定界面初始稳定性以及对骨长入，继发稳定性的影响。

　　方法：采用Mimics软件模拟髋关节置换术重建人工髋关节三维可视化模型。构建假体柄-骨界面摩擦系数为0、0.15、0.40及1.00，代表不同的假体表面粗糙程度；根据实际操作，构建假体柄-骨界面压配为0、0.01、0.05及0.10 mm，选择人体45%步态相模拟人体攀爬楼梯工况，计算并比较骨-假体界面的微动以及相对应的应力分布情况。

　　结果：界面压配为0.05 mm情况下，摩擦系数为0、0.15、0.40和1.00相对应的假体-骨界面正向压力分别为230、231、222和275MN，随着摩擦系数的增加，正向压力总体趋势变化不大；界面的相对滑移量分别为0.529、0.129、0.107和0.087 mm，表明两界面之间的相对滑移量不断减少。摩擦系数为0.40情况下，界面压配为0、0.01、0.05及0.10 mm相对应的假体-骨界面摩擦力分别为56.0、67.7、60.4和49.6 MN，界面的相对滑移量分别为0.064、0.062、0.043和0.042 mm，说明随着压配量的增加，股骨假体与骨通道之间的正向压力呈下降趋势，摩擦力在压配量为0.01 mm时达到最大值，界面之间的相对滑移量则不断减少。

　　结论：髋关节置换术后，假体和骨组织之间存在骨改建、骨整合的动态过程，其程度决定了假体的远期使用效果。骨-假体界面的间隙和摩擦系数是决定骨假体界面骨整合的关键因素。