有限元分析在人工膝关节置换中的应用

作者：李浩然; 黄健^*

来源：中国组织工程研究, 2023, 27(31): 5058-5063.

• 有限元分析法
• 全膝关节置换
• 单髁置换
• 膝关节翻修
• 膝关节
• 股骨假体
• 胫骨假体

背景：人工膝关节置换作为治疗膝关节骨性关节炎、类风湿性关节炎等各类终末期关节疾患最有效的方法，广泛应用于关节外科领域。有限元分析是随着计算机技术不断进步而逐渐发展而来的一种生物力学研究方法，具有强大的建模功能和三维仿真特点。目前，有限元分析已广泛应用于骨科生物力学研究。目的：综述有限元分析技术在各类人工膝关节置换术中的应用现状与进展。方法：使用计算机检索PubMed、CNKI、万方数据库发表的关于有限元分析与人工膝关节置换的相关文献，文献发表时间为从各数据库建库至2022年8月，英文检索词：finite element analysis,TKA,UKA,revision total knee arthroplasty,knee osteoarthritis,knee joint,femoral component,tibia component；中文检索词：有限元分析，全膝关节置换术，单髁置换术，膝关节翻修术，膝关节，股骨假体，胫骨假体，最终共纳入53篇文献进行综述。结果与结论：(1)在全膝关节置换过程中，活动平台较固定平台降低了胫股关节接触面应力，从而减少了聚乙烯垫片的磨损；相对于机械对线，采用运动对线的全膝关节置换人工关节的股骨假体与聚乙烯垫片的最大应力与最大应变值均减小，产生的应力更低，从而减少关节接触面的磨损，延长假体寿命；(2)在单髁置换过程中，活动平台股骨和胫骨假体形合性较好，能够减少假体磨损；而固定平台假体单髁置换应避免过度形合引起局部应力集中而导致加速假体磨损；(3)在人工膝关节翻修术中，延长杆的设计长度应在保留骨质和植入后减少假体周围应力之间保持最佳平衡；与骨水泥延长杆相比，压配式延长杆显示出更高的微动；(4)相对于传统的力学研究而言，有限元分析可以进行相对较为准确的模拟，弥补了传统力学在膝关节研究上的不足，因此在医学领域具有较高的应用价值。

• 单位
  内蒙古医科大学; 内蒙古医科大学第二附属医院