下肢植入式骨整合假肢的生物力學(xué)研究.pdf

1、研究背景：下肢植入式骨整合假肢是植入截肢患者殘肢骨髓腔內(nèi)并經(jīng)肌肉皮膚伸出體外的一種新型假肢。它克服了傳統(tǒng)接受腔假肢的許多缺點，目前己成為下肢假肢發(fā)展的趨勢之一，也成為下肢假肢研究的難點和熱點之一。但下肢植入式骨整合假肢還存在許多問題需要解決，因此有必要進(jìn)行相關(guān)研究。 目的：建立下肢植入式骨整合假肢動物模型，研究什么樣的種植體更適合做下肢植入體，其中包括對種植體構(gòu)形、種植體不同表面處理的研究。觀察下肢植入體－骨界面結(jié)合情況隨著時間

2、的變化情況。通過有限元方法對種植體－骨界面的初始應(yīng)力分布進(jìn)行分析，將計算所得的初始應(yīng)力分布和組織學(xué)觀察結(jié)果進(jìn)行對照分析，研究它們之間是否存在某種關(guān)系。 方法：分別建立2個月、4個月、6個月的動物實驗?zāi)Ｐ透?6個，種植體采用紡錘形和螺紋形兩種，表面處理采用HA等離子噴涂和Al<,2>O<,3>噴砂兩種。對動物實驗標(biāo)本進(jìn)行生物力學(xué)撥出實驗，考察撥出力的大小并根據(jù)撥出力和骨一種植體界面的接觸面積計算撥出剪切強(qiáng)度大小。同時，對標(biāo)本進(jìn)行X

3、光照片，通過觀察骨一種植體界面的透射區(qū)情況，判斷骨－種植體界面的結(jié)合情況。另外，建立與動物實驗相對應(yīng)的有限元模型，利用有限元分析軟件中的過盈配合方法計算骨－種植體界面的初始應(yīng)力分布。 結(jié)果：生物力學(xué)撥出實驗的結(jié)果顯示種植體的撥出力和撥出剪切強(qiáng)度隨著植入時間的增長而增加。另外，對于植入相同時間的植入體，螺紋形植入體的撥出力和撥出剪切強(qiáng)度均大于紡錘形植入體。X光照片觀察結(jié)果顯示，種植體一骨界面的透射區(qū)隨著時間的增長而減少，也就是說纖

4、維性組織逐漸減少，骨整合逐漸形成。有限元結(jié)果表明對于紡錘形植入體，骨上的應(yīng)力分布較均勻，沿著植入體的軸向，從植入體的頂端到植入體的基樁，骨上的應(yīng)力逐漸減小。對于螺紋形植入體，骨上的應(yīng)力分布不均勻，骨上在螺紋牙頂處出現(xiàn)應(yīng)力集中，從螺紋牙頂沿著螺紋牙側(cè)到螺紋牙底，應(yīng)力逐漸減小，在螺紋牙底處應(yīng)力最小。另外，根據(jù)最終初始應(yīng)力與骨的破壞強(qiáng)度相當(dāng)?shù)睦碚?，計算得出對于紡錘形植入體骨上能夠承受的最大過盈量為0.1mm，對于螺紋形植入體骨上能夠承受的最大