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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)癥如假體無菌性松動、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、電測法和光彈法等對動物、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單元并逐個對其性質(zhì)進(jìn)行研究，最后再對其進(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)到對整個彈性體進(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THA來說，建立有限元模型的對象主要是骸關(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)換及計算機(jī)雕刻技術(shù)等，在實(shí)際建模過程中，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)了有限元模型在測試假體一骨界面微動中的有效性，同時還介紹了一種可模擬具有時間依賴性的假體表面骨長入過程的有限元方法。
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等通過建立有限元模型模擬不同條件下假體周圍骨重建過程，并在術(shù)后使用雙能X線骨密度儀來定性定量地驗(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。可見，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有效、準(zhǔn)確的有限元模型仍需進(jìn)一步研究。
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