【摘要】：髖關(guān)節(jié)置換術(shù)是一種減少關(guān)節(jié)疼痛和恢復(fù)髖關(guān)節(jié)功能的積極有效的外科手術(shù)。隨著患者數(shù)量增多,且趨于年輕化,追求關(guān)節(jié)在體內(nèi)的長期使用壽命更加急迫。為此,陶瓷髖關(guān)節(jié)由于其極佳的生物相容性和耐磨性倍受醫(yī)師與患者青睞。但由于股骨頭與臼杯邊緣接觸導(dǎo)致的關(guān)節(jié)高磨損阻礙了其在人體內(nèi)的長期存留。因此,對于人工髖關(guān)節(jié)股骨頭與臼杯邊緣接觸的動態(tài)接觸力學(xué)的分析與研究做了以下幾方面的工作:結(jié)合SolidWorks與ADAMS軟件建立了完整步態(tài)下,陶瓷髖關(guān)節(jié)股骨頭與臼杯產(chǎn)生邊緣接觸的動力學(xué)仿真模型,該模型完整地實現(xiàn)了髖關(guān)節(jié)假體繞冠狀軸、矢狀軸和垂直軸的轉(zhuǎn)動,并且有效地模擬了股骨頭與臼杯動態(tài)邊緣接觸行為,尤其是由股骨頭與臼杯小于1mm的初始分離距離導(dǎo)致的動態(tài)邊緣接觸行為。在模型的驗證階段,將股骨頭與臼杯邊緣接觸等效為球與圓環(huán)接觸,并將基于赫茲接觸理論計算的接觸變形量與ADAMS仿真輸出的變形結(jié)果進行了對比,其相同的變化趨勢說明了該模型接觸剛度系數(shù)的合理性。在與髖關(guān)節(jié)實驗?zāi)M機結(jié)果進行對比時,通過對該模型運動構(gòu)件之間添加摩擦與否的結(jié)果進行分析,合理地解釋了實驗?zāi)M機結(jié)果中出現(xiàn)的最大動態(tài)分離距離小,但最大邊緣接觸力大的原因。以上種種結(jié)果都表明了該邊緣接觸仿真模型的有效性與準確性。在對影響髖關(guān)節(jié)發(fā)生邊緣接觸的位置參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)以及髖關(guān)節(jié)擺動期載荷進行研究時發(fā)現(xiàn),45°臼杯外展角位置可以避免小于0.8mm的股骨頭與臼杯分離距離帶來的邊緣接觸現(xiàn)象。同時,減小對髖關(guān)節(jié)周圍軟組織的損壞,增加髖關(guān)節(jié)擺動期載荷有利于避免較大的初始分離距離帶來的邊緣接觸的不良影響。以上的結(jié)果對于陶瓷假體在體內(nèi)的長期存留意義重大。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ174.7;R318.08
【圖文】：

臼周緣的纖維軟骨環(huán)，可以加深關(guān)節(jié)窩且增大多韌帶使關(guān)節(jié)更加穩(wěn)定，如髂骨韌帶，呈人字向下擴展，髂骨韌帶能夠使關(guān)節(jié)囊前壁加厚，過度伸且維持了人體直立姿勢；恥骨韌帶位于髖下方與髖關(guān)節(jié)囊融合，限制大腿在髖關(guān)節(jié)處過后方，從坐骨體至大轉(zhuǎn)子根部，限制大腿在髖髖關(guān)節(jié)內(nèi)，內(nèi)有血管為股骨頭提供營養(yǎng)[6]。窩關(guān)節(jié)，其可以實現(xiàn)在冠狀面內(nèi)的外展/內(nèi)收運內(nèi)/外旋轉(zhuǎn)運動。不同軸的運動組合將限制運少內(nèi)/外旋轉(zhuǎn)動的運動范圍 。一般情況下，髖時估計可達五倍體重。行走時，髖關(guān)節(jié)力最大期[7]。當運動劇烈時（跑、跳等），髖關(guān)節(jié)所

中北大學(xué)學(xué)位論文由金屬球頭和聚乙烯臼杯組成（Mental-on-Polyethylene）的髖關(guān)節(jié)假體曾使用（MoP 于 1958 年由 Charnley 首次植入人體叫做低摩擦假體），但由顆粒極易誘導(dǎo)骨溶解，從而引起關(guān)節(jié)假體的松動和失效[1]，影響假體在體壽命。為此，硬對硬假體現(xiàn)在倍受歡迎。而陶瓷假體由于其優(yōu)異的生物相極佳的表面品質(zhì)還有其超高強度和超低磨損成為現(xiàn)如今關(guān)節(jié)假體研究的

髖關(guān)節(jié)所受的力將可能達到體重的十幾倍[8]。圖 1.1 髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖1.3 人工髖關(guān)節(jié)簡介人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為減少關(guān)節(jié)疼痛和恢復(fù)關(guān)節(jié)功能的一種成熟有效的外科手術(shù)。依據(jù)人體髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)假體由股骨柄、球頭與髖臼杯構(gòu)成（圖 1.2），利用球頭與髖臼的球窩接觸形成旋轉(zhuǎn)。其目的是減小疼痛和通過創(chuàng)造一個低摩擦的軸承來分離暴露的骨頭達到恢復(fù)關(guān)節(jié)功能的作用。固定技術(shù)和軸承表面類型是假體設(shè)計的兩大主要問題。假體可以用骨水泥固定或者通過使用多孔的燒結(jié)涂層使骨生長（非骨水泥

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