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生物型膝关节胫骨平台与骨界面微动行为研究

摘要：假体的无菌性松动和骨溶解是全膝关节置换失败的主要原因，对于生物型膝关节而言，初始稳定性的缺乏是导致胫骨托无菌性松动的主要因素之一。足够的初始稳定性和界面合理的相对运动是骨整合必不可少的条件。因此，研究胫骨托与胫骨固定界面之间的微动行为是评估假体的有效手段。本文采用有限元分析方法，建立了包含生物型膝关节假体和胫骨在内的有限元模型并预测了步态活动下胫骨平台与胫骨界面的微动行为。首先，分析衬垫上表面接触应力的分布及接触应力峰值随步态周期的变化规律并完成模型的验证，分析胫骨托的轴向位移可知：胫骨平台内侧后方的下沉量较大，载荷最大时达到1.38mm，分析胫骨托的应力分布可知：应力集中主要发生于胫骨平台和平台与两翼的连接处，胫骨托应力极值为125 MPa，胫骨近端应力极值为64Mpa。其次，预测了步态活动下胫骨托与胫骨界面的微动，分析可知随着步态周期增加，微动峰值随屈曲伸展角度和轴向载荷明显变化，微动主要分布在胫骨平台前侧、假体两翼和柄部下端，最大值为276μm。最后，由微动发生的位置及范围可以预测骨长入的情况并指导后续假体的设计优化工作，以避免微动过高导致假体的无菌性松动。

关键词：生物固定；胫骨平台微动；有限元；应力集中