腕关节外卡式新型假体设计、生物力学仿真分析及临床效果研究

作者：宋慕国; 徐永清^*; 李川

来源：生物骨科材料与临床研究, 2020, 17(02): 44-54.

• 腕关节
• 假体
• 外卡固定式
• 有限元仿真
• 类风湿性关节炎

目的针对现有假体长时间承受拉力易导致手术最终失败的现象,设计了一种新型外卡固定式假体,并针对新型假体设计、生物力学情况及临床效果进行分析。方法采用TiNi板、钛合金和聚乙烯等材料,借助计算机辅助设计(CAD)软件设计和制作新型外卡固定式假体。用电子计算机断层扫描(CT)设备采集并提取人体全腕关节组织数据,构建其有限元模型并验证了模型的有效性。随后基于全腕关节CT扫描图像,利用有限元仿真技术对比类风湿组及正常腕骨模型组应力水平、腕关节功能及临床疗效对比。结果有限元仿真结果表明在日常轴向载荷(2.02 MPa/255.60 N)下,类风湿模型植入假体后的各部位应力指标稍大于正常组,差异有统计学意义(P<0.05);另外类风湿组模型计算结果为掌骨压力值最大为16.538 MPa,应力只在固定螺栓的螺纹处,此处容易产生应力集中,螺纹处的应力值最大为19.434 MPa,桡骨假体最大应力为1.790 37 MPa,关节处聚乙烯的应力为2.771 2 MPa,下半接触面为1.051 3 MPa,新型假体所采用材料的强度和压力均明显大于上述值。假体应用后,类风湿组腕关节屈伸、旋转活动度均显著高于治疗前,与正常组比较差异无统计学意义(P>0.05),能够更好地保留腕关节功能;患侧经治疗后屈伸活动度、旋转活动度均显著提升,腕关节Mayo评分显著提升(P<0.05);与健侧对比,患侧治疗后各项指标均差异无统计学意义(P>0.05)。结论新型假体由于采用外卡固定式从而能够承受较大的拉力,更大程度上保留了腕关节的功能,有助于提升临床治疗的质量和效果;新假体能够适用于类风湿性关节炎的腕关节临床置换术。

• 单位
  中国人民解放军联勤保障部队第九二〇医院; 成都军区昆明总医院