单髁置换股骨假体不同放置位置的生物力学效应

doi:10.12307/2022.505

中国组织工程研究 ›› 2022, Vol. 26 ›› Issue (12): 1843-1848.doi: 10.12307/2022.505

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单髁置换股骨假体不同放置位置的生物力学效应

马鹏程1，张思平1，孙荣鑫2，柴浩1，姜侃1

1新疆医科大学第六附属医院关节外科，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830000；2成都市第二人民医院骨科，四川省成都市 610000

收稿日期:2021-07-29 修回日期:2021-07-30 接受日期:2021-09-04 出版日期:2022-04-28 发布日期:2021-12-14
通讯作者: 姜侃，男，主任医师，副教授，新疆医科大学第六附属医院，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830000
作者简介:马鹏程，男，1996年生，河北省石家庄市人，回族，新疆医科大学在读硕士，主要从事骨与关节损伤研究。张思平，男，1995年生，湖北省恩施土家族自治州人，土家族，新疆医科大学在读硕士，主要从事骨与关节损伤研究。

Biomechanical effects of different placement of femoral prosthesis in unicompartmental knee arthroplasty

Ma Pengcheng1, Zhang Siping1, Sun Rongxin2, Chai Hao1, Jiang Kan1

1Department of Joint Surgery, Sixth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830000, Xinjiang Uygur Autonomous region, China; 2Department of Orthopedics, Second People’s Hospital of Chengdu, Chengdu 610000, Sichuan Province, China

Received:2021-07-29 Revised:2021-07-30 Accepted:2021-09-04 Online:2022-04-28 Published:2021-12-14
Contact: Jiang Kan, Chief physician, Associate professor, Department of Joint Surgery, Sixth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830000, Xinjiang Uygur Autonomous region, China
About author:Ma Pengcheng, Master candidate, Department of Joint Surgery, Sixth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830000, Xinjiang Uygur Autonomous region, China Zhang Siping, Master candidate, Department of Joint Surgery, Sixth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830000, Xinjiang Uygur Autonomous region, China Ma Pengcheng and Zhang Siping contributed equally to this article.

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
单髁置换：是膝骨关节炎的手术治疗方式之一，应用于仅有单一间室病变的膝骨关节炎，其原理是利用人造的单髁假体替代病变间室的股骨和胫骨关节面，保留健侧间室和大多数固有软组织，从根本上阻断关节炎进展，最终达到缓解关节疼痛、恢复关节功能的目的。
有限元分析：是一种基于计算机技术的以单元结果反映总体结果的工程分析手段，通过建立三维模型并进行材料参数赋值，可以得到对真实物理系统具有良好代表性的数字化模型。该方法应用于医学研究已有数十年，拥有可以直接得到应力大小和分布情况的优点，是医学生物力学研究的有效方法。

背景：单髁置换手术的高翻修率是亟待解决的问题，翻修原因多为假体松动、聚乙烯磨损和健侧间室关节炎进展等术后并发症，而上述并发症与假体对位不良引起的关节内应力异常密切相关。
目的：研究内侧固定平台单髁置换过程中股骨假体不同内外翻角度对聚乙烯上表面、外侧间室软骨表面及胫骨假体下松质骨表面应力大小和分布的影响。
方法：利用放射学技术和三维扫描技术获得膝关节和单髁假体的数字化影像，通过mimics、Ansys workbench等软件建立正常膝关节模型并验证其有效性。在Ansys workbench软件中模拟单髁置换手术，将假体进行适当定位，并改变股骨假体位置，建立股骨假体内、外翻0°，3°，6°，9°，12°共9种工况，观察各工况中聚乙烯上表面、外侧间室软骨表面及胫骨假体下松质骨表面应力大小和分布的变化规律。
结果与结论：①在膝关节伸直位静态载荷下，聚乙烯上表面的应力随假体内外翻角度的增大而增大，外翻时的增幅更大；聚乙烯上表面的应力分布在内翻时向内移，在外翻时向外移；②外侧间室软骨表面的应力在内翻时增大、外翻时减小；③胫骨假体下松质骨表面的应力集中在沟槽中，内外翻时应力均增大，外翻时的增幅更大；④从内翻到外翻的过程中载荷逐渐向内侧间室转移；⑤各结构中聚乙烯上表面的应力最大，其中股骨假体内、外翻≥ 6°的应力值显著高于标准位置(内、外翻0°)。

https://orcid.org/0000-0003-4139-8484 (马鹏程)；https://orcid.org/0000-0001-9058-1758 (张思平)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 膝, 关节成形, 单髁置换, 假体安装, 生物力学, 应力, 有限元分析

Abstract: BACKGROUND: Most of the revision causes of unicompartmental knee arthroplasty are postoperative complications, such as prosthesis loosening, polyethylene wear and progression of uninvolved compartment arthritis, which are linked to the abnormal intra-articular stress caused by the malposition of the prosthesis.
OBJECTIVE: To study the effects of different positions of the femoral prosthesis on the stress magnitude and distribution of polyethylene surface, articular cartilage surface, and cancellous bone surface during unicompartmental knee arthroplasty.
METHODS: The digital image of the knee joint and prosthesis was obtained using radiological technologies and three-dimensional scanning techniques. A normal knee model was developed and validated using mimics and Ansys workbench software. Unicompartmental knee arthroplasty was simulated in Ansys Workbench software. The prosthesis was positioned appropriately and the femoral prosthesis was requisitioned. Nine working conditions were established at the 0°, 3°, 6°, 9°, and 12° of femoral prosthesis varus and valgus to observe the changes in stress and distribution of polyethylene surface, articular cartilage surface and cancellous bone surface in each model.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The stress on the upper surface of polyethylene increased with the increase of the valgus and varus angle in the prosthesis under static load of knee joint extension, and the increase range was large during valgus. The stress distribution on the upper surface of polyethylene shifts was inward during varus and outward during valgus. (2) The stress on the articular cartilage surface increased during varus and decreased during valgus. (3) The stress on the surface of cancellous bone was concentrated in the grooves, and the stress was increased during valgus and varus, and greater during valgus. (4) As move from varus to valgus, the load shifted to the medial side of the knee. (5) Among all the structures, the stress on the upper surface of polyethylene prosthesis was the highest, and the stress value at ≥6° of valgus and valgus of femoral prosthesis was significantly higher than that at the standard position (0° valgus and valgus).

Key words: knee, arthroplasty, unicompartmental knee arthroplasty, prosthesis fitting, biomechanics, stress, finite element analysis

中图分类号:

马鹏程, 张思平, 孙荣鑫, 柴浩, 姜侃. 单髁置换股骨假体不同放置位置的生物力学效应[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(12): 1843-1848.

Ma Pengcheng, Zhang Siping, Sun Rongxin, Chai Hao, Jiang Kan. Biomechanical effects of different placement of femoral prosthesis in unicompartmental knee arthroplasty[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(12): 1843-1848.

图/表（结果） 5

2.1 模型验证结果正常膝关节模型施加载荷后可以收敛，模型整体节点数为438 170，单元数为273 824。方法一验证结果显示，内外侧胫骨软骨表面等效应力峰值分别为4.08 MPa和1.72 MPa，内外侧股骨软骨表面等效应力峰值分别为3.84 MPa和3.31 MPa，内外侧半月板表面等效应力峰值分别为6.78 MPa和4.77 MPa；内侧胫骨软骨高应力区在内缘近后角处，外侧胫骨软骨高应力区在内缘中部和外缘中前部；内侧半月板高应力区在近后角处，外侧半月板高应力区在中部和近后角处；内外侧间室的载荷比例为58.12%和41.88%，均与既往研究相近[20-22]。方法二验证结果显示，胫骨加载点前侧的前向平移距离为4.92 mm，符合前抽屉实验5 mm左右的正常位移，结果与既往研究相近[21]。
实验还观察了股骨假体标准位置单髁置换模型内外侧间室的应力，该模型内外侧间室的载荷比值约为1∶2，聚乙烯上表面的等效应力峰值相较于正常膝关节模型的内侧间室更大、应力分布也更集中，与既往研究结果一致[12]。
2.2 不同单髁置换模型中各部位的应力变化见表3。

2.2.1 聚乙烯上表面的应力变化股骨假体处于标准位置时聚乙烯上表面的高应力值最小，为(17.25±1.05) MPa。股骨假体内、外翻≥6°的聚乙烯上表面高应力值显著大于股骨假体标准位置(P < 0.05)，聚乙烯上表面的应力随假体内外翻角度的增大而增大，外翻时的增幅更大。应力集中在股骨假体和聚乙烯接触的类圆形区域内，该区域内翻时向内侧移动，外翻时向外侧移动，见图5，6。

2.2.2 外侧间室软骨表面的应力变化由于外侧间室软骨应力的变化量和变化趋势相似，遂以外侧胫骨软骨为代表进行应力变化描述。股骨假体在标准位置时外侧胫骨软骨高应力值为(1.70±0.13) MPa。外侧间室软骨表面的高应力值在假体外翻时减小、内翻时增大。假体内翻3°，6°，9°，12°时外侧胫骨软骨表面的高应力值分别比假体标准位置增加7%，12%(P < 0.05)，15%(P < 0.05)，19%(P < 0.05)，假体外翻3°，6°，9°，12°时则分别外侧胫骨软骨表面的高应力值分别比假体标准位置减少3%，8%，11%(P < 0.05)，13%(P < 0.05)，见图7。在不同的单髁置换模型中，外侧间室软骨表面的应力分布变化不大。

2.2.3 胫骨假体下松质骨表面的应力变化 Sled胫骨假体为单脊型假体，假体下方松质骨表面包含一个容纳脊的沟槽，沟槽的底面和侧边是所有单髁置换模型中松质骨表面高应力值分布的区域。股骨假体标准位置单髁置换模型中松质骨沟槽处的高应力值为(0.83±0.01) MPa，内、外翻角度增大时沟槽处高应力值逐渐增大，而股骨假体外翻时高应力值增大幅度大于内翻，见图8。

2.2.4 内外侧间室载荷比例的变化股骨假体标准位置单髁置换模型内外侧间室的载荷比例接近1∶2，与正常膝关节模型的载荷比例略有不同，这是因为假体和软骨的弹性模量相差较大，聚乙烯受力后形变小于软骨，产生不均匀压缩[23]。股骨假体从内翻12°至外翻12°，内侧间室的载荷比例逐渐升高，增幅为12%，外侧间室的载荷比例则以同样的幅度降低。

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引言

膝关节是骨关节炎最好发的部位，全球膝骨关节炎患者超过2.5亿，60岁以上人群中患者占比近40%[1-2]。膝骨关节炎的发病机制是膝关节内部应力异常导致关节软骨磨损退变[2]，好发且长期局限于膝关节内侧间室[3]，这一特点促进了单髁置换的发展，不同于全膝置换，单髁置换只置换患侧间室的表面，而保留了膝关节健侧间室和固有软组织，具有创伤小、恢复快等优点[4]。
国内单髁置换手术量年增长率达43%，但例数仍远少于全膝置换 [5]。单髁置换假体生存率较低是掣肘其临床推广的最突出问题，有研究显示单髁假体的10年生存率比全膝假体低10%-15%[6]。术后并发症是导致假体生存率较低的重要因素，主要包括假体松动、聚乙烯衬垫磨损、健侧间室关节炎进展[7]。并发症的发生与单髁假体置入位置不良密切相关，由于单髁置换保留了大量固有解剖结构，术中恢复力线时更需要加强假体和周围组织的匹配程度，所以假体定位的容错率小于全膝置换，微量的假体错位就可能导致膝关节内部应力的异常变化，从而加速软骨和聚乙烯衬垫的磨损甚至引起假体松动[8-9]。
目前关于单髁假体错位与膝关节应力变化关系的研究大多利用有限元分析法，该方法对单髁置换进行数字化模拟，可以直接得到各结构的应力数值和分布[10]。固定平台假体的聚乙烯衬垫不可动，理论上磨损程度大于衬垫可动的活动平台假体，假体定位的精确度要求也更高[11]。INNOCENTI等[12]指出固定平台胫骨假体应无内外翻或内翻< 3°。KANG等[13]的研究发现固定平台胫骨假体后倾角应在5°-7°，否则会加快软骨和聚乙烯的磨损。
国内外对于固定平台股骨假体置入位置的有限元研究较少，不同股骨假体位置下各结构应力的变化趋势仍不明确[9，14]。
此次实验利用有限元分析法建立并验证直立位正常膝关节模型，模拟内侧间室固定平台单髁置换手术，建立股骨假体不同内外翻角度的单髁置换模型，探究股骨假体位置变化对膝关节应力学的影响，为临床实践提供参考。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

材料方法

1.1 设计膝关节有限元模型的建立验证及单髁固定平台股骨假体的生物力学分析。
1.2 时间及地点实验于2021年4-7月在新疆医科大学第六附属医院骨科实验室完成。
1.3 材料
影像学资料：选择1名汉族女性志愿者，年龄35岁，身高165 cm，体质量55 kg。受试者签署实验知情同意书及影像学检查同意书。拍摄右膝关节正侧位和双下肢1∶1全长X射线片并进行测量，结果显示右膝内侧胫股关节间隙约5.1 mm，外侧胫股关节间隙约5.2 mm，髌股关节间隙约3.0 mm，股骨角约178°，均在正常范围内。双侧胫股关节间隙对称，骨与关节未见明显病理改变及发育异常。利用64排CT扫描仪(德国，Siemens公司)以0.6 mm层厚进行双下肢全长平扫。利用3.0T核磁共振扫描仪(德国，Siemens公司)以1 mm层厚进行右膝矢状面平扫，扫描范围为股骨远端和胫骨近端各15 cm。影像学资料均以Dicom格式刻录在光盘上。
计算机工作站：Dell Precision T7600 台式工作站(CPU：E5-2643，内存：32 G，专业显卡：NVIDIA Quadro 4000)。
相关软件：医学建模软件mimics 20(比利时，Materialise公司)；逆向工程软件Geomagic Studio 2014(美国，3D Systems公司)；三维机械制图专用软件NX 1911(德国，Siemens公司)；有限元分析专用软件Ansys workbench 2019(美国，ANSYS公司)。
假体材料：假体材料介绍，见表1。

1.4 方法
1.4.1 正常膝关节有限元模型的建立将CT数据导入mimics 20，在骨窗中依据组织间灰度不同采用阈值分割工具和区域增长工具提取股骨、胫骨及腓骨的蒙版。利用擦除和添加指令对各蒙版进行修整和填充，在三维重建后顺滑蒙版，减少三角面片并优化网格，储存为STL文件，见图1。再将MRI数据导入mimics 20，提取软骨、半月板、内外侧副韧带、前后交叉韧带的蒙版，行三维重建后储存为STL文件。最后将各STL文件导入mimics 20进行配准，形成完整的下肢模型，测量股骨远端外侧角约82°，胫骨近端内侧角约91°，数值均在正常范围内，选择右膝关节中心上下15 cm区域。

在Geomagic Studio 2014中对各结构模型进行降噪顺滑处理并进行曲面拟合，储存为IGES文件。之后导入NX 1911建立各结构的实体模型，组装成完整右膝模型后进行优化，储存为STP文件。把STP文件导入Ansys workbench 2019进行网格划分、材料属性赋值和边界条件设置。以10节点4面体单元对所有结构进行网格划分，之后验证收敛性，收敛定义为相邻两个网格之间的变化小于5%。根据既往研究将韧带定义为超弹性各向同性橡胶材料[15-16]，其余结构定义为线弹性各向同性材料，并进行参数赋值，见表2。

建立股骨软骨与胫骨软骨、胫骨软骨与半月板、股骨软骨与半月板6种接触对。利用罚函数算法[17]，骨与韧带之间、骨与软骨之间、胫骨软骨与半月板之间定义为绑定连接，股骨软骨与半月板之间、股骨软骨与胫骨软骨之间定义为无摩擦有限滑动的表面接触，这种接触方式可以保证膝关节的稳定性是由各结构间的平衡状态而非摩擦力提供[18]。边界条件设定为股骨与胫骨相对伸直位，只对股骨屈伸活动进行约束，其他方向活动不约束，胫骨和腓骨远端活动完全约束[19]，形成正常膝关节有限元模型，见图2。

1.4.2 不同股骨假体位置内侧固定平台单髁置换模型的建立根据正常膝关节模型选取大小适配的Sled固定平台单髁假体，利用FreeScanX5三维扫描仪(中国，天远三维科技有限公司)扫描假体，将修整顺滑后的假体实体模型导入Ansys workbench 2019。以4面体单元进行网格划分，金属部分为钴铬钼合金，衬垫部分为超高分子量聚乙烯，均定义为线弹性各向同性材料，并根据既往研究赋值[16]，见表2。利用布尔运算模拟膝关节内侧单髁置换手术，胫骨假体最大限度地覆盖胫骨截骨面，后倾角5°，无内、外翻，无轴向旋转，安装假体后关节线高度与截骨前一致。以假体覆盖股骨内髁的中央为标准位置，尽量覆盖股骨后髁远端，冠状面与胫骨假体垂直且无轴向旋转[14]。假体与截骨面之间模拟1 mm骨水泥填充，骨水泥为甲基丙烯酸甲酯，定义为线弹性各向同性材料，参数见表2，形成假体标准位置单髁置换有限元模型，见图3。

以股骨假体标准位置为基准，依次建立股骨假体内、外翻3°，6°，9°，12°，共8种位置的单髁置换模型，见图4。股骨假体与聚乙烯上表面设定为无摩擦有限滑动接触，截骨面-骨水泥-假体之间均为绑定接触，其他结构的接触关系同正常膝关节模型[19]。边界条件设定为股骨与胫骨相对伸直位，只允许股骨做垂直、内外翻、前后平移活动，胫腓骨远端活动完全约束[20]。

1.4.3 应力加载方式以及模型验证方式所有单髁置换模型采用相同的应力加载方式，在股骨远端施加沿股骨机械轴向下的1 000 N载荷，加载过程中各模型边界条件保持不变，加载后进行收敛性验证[16]。
用2种方法验证正常膝关节模型[21]。方法一：沿股骨机械轴向下施加1 000 N载荷，观察膝关节内外侧间室中软骨和半月板等效应力的分布、峰值以及载荷比例。方法二：模拟前抽屉实验，改变边界条件为胫腓骨只约束屈曲活动，股骨活动完全约束，过胫骨平台内外缘连线中点施加垂直于冠状面的134 N前向载荷，观察胫骨加载点前侧的位移距离。2种方法验证结果与既往研究结果比较，如果差异较小即认为模型合理。
1.5 主要观察指标观察各单髁置换模型中聚乙烯上表面、外侧间室软骨表面、胫骨假体下松质骨表面的高应力值和应力分布，并与标准位置比较；观察各单髁置换模型中膝关节内外侧间室载荷比例的变化规律。
1.6 统计学分析高应力值以应力最大的前6个点数值的均值表示，利用SPSS 25.0软件(美国，IBM公司)进行数据分析。高应力值为计量资料且满足正态分布，以x±s表示。各单髁置换模型与标准位置的高应力值比较采用独立样本t检验，以P < 0.05表示差异有显著性意义。

讨论

单髁置换是膝骨关节炎手术治疗方式中既可从根本上阻断关节炎进展又可最大限度保留骨量和软组织的术式[24-25]，但是3倍于全膝置换手术的高翻修率限制了该术式的应用。单髁置换的翻修原因是假体松动、聚乙烯磨损、健侧间室软骨退变等术后并发症[26]。目前大量研究表明，假体置入位置不良引起的关节面接触应力异常是导致上述并发症发生的首要因素，聚乙烯上表面和健侧间室软骨表面应力过大会加速磨损，聚乙烯磨损产生的颗粒又会激发炎症反应，进一步加剧假体松动和软骨退变[14，27]。由此可见，解决单髁置换后高翻修率问题的关键在于找到合适的假体置入位置，通过改善关节内部应力最大限度地延长假体寿命。
有限元分析法对膝关节运动学的模拟十分精确，能够准确反映关节内应力的大小和分布[20，28]。目前有关活动平台胫骨假体的置入位置的分析较多，普遍认为假体后倾3°-7°、外旋0°-3°、内外翻不超过4°时关节内的应力处于平衡状态，超出这一范围则会出现应力异常[10，29]。国内外针对固定平台股骨假体置入位置的分析很少，而固定平台假体对位的容错程度更小，其边缘负荷也更大[30]，股骨假体位置不良也会显著影响关节应力，有必要对其进行进一步的分析和证明[9，14-15]。
此次实验发现聚乙烯上表面的应力明显大于外侧间室软骨表面，这可能与软骨和聚乙烯的参数差异有关[9]，聚乙烯的弹性模量为软骨的56倍，载荷不变条件下聚乙烯的形变远小于软骨，根据能量守恒定律，形变较大的软骨可以将更多的应力转化为弹性势能，所以软骨所受的应力远小于聚乙烯[31]。
此次实验还发现，所有单髁置换模型中聚乙烯上表面的高应力值均随股骨假体翻转角度的增大而增大，这一现象的原因首先可能是聚乙烯的弹性模量较高导致应力较大；其次，当股骨假体翻转后聚乙烯上表面的应力更加集中，而内侧间室的载荷变化不大，从而造成应力集中区域的高应力值增加。此次实验结果显示，外侧间室软骨表面的高应力值在内翻时增大、外翻时减小，这一规律也体现在内外侧间室载荷比例的变化中，原因之一可能是假体内外翻时聚乙烯受力点分别向内侧和外侧移动，从而引起载荷转移；原因之二可能是假体外翻时内侧副韧带对其拮抗，减小了外侧间室的载荷[9]。
胫骨假体下松质骨的应力过大会造成假体松动甚至骨折，目前尚不清楚股骨假体错位对松质骨的影响。此次实验发现胫骨假体脊所在的松质骨沟槽处应力最大，马新硕等[32]的研究结果也表明单脊型单髁假体应力集中在松质骨沟槽中。胫骨假体金属部分极高的硬度形成应力遮挡，加之皮质骨的弹性模量远大于松质骨，所以大部分应力由皮质骨分担[12]。由于除沟槽处外其余截骨面的松质骨应力较小，所以只分析沟槽中应力的变化。沟槽中的应力随着股骨假体内、外翻角度的增大而增大，外翻时增幅更大，原因可能是外翻时内侧皮质骨分担的应力更少、胫骨假体的受力点外移、内侧间室的载荷变大这三种因素的共同作用。后两种因素已在此次实验中证实，第一种因素还需进一步验证。
此次实验的优势在于构建了符合生理条件下运动力学特征的膝关节模型，并确定了胫骨假体位置、股骨假体标准位置及载荷的大小和方向[9-10，14-16，19]，观察了Sled股骨假体内、外翻模型中软骨、松质骨、聚乙烯上表面的应力变化，对国内尚缺乏的研究进行了补充。此次实验发现，股骨假体内翻时聚乙烯上表面、外侧间室软骨表面及胫骨假体下松质骨表面的应力增大；股骨假体外翻时外侧间室软骨表面的应力减小，聚乙烯上表面和胫骨假体下松质骨表面的应力增大，且增幅大于内翻。
此次实验尚有局限之处，对单个志愿者的膝关节建模虽然保证了不同模型间的可比性，但结果缺乏群体代表性[33]；模型只包含膝关节的主要结构，省略了肌肉、皮肤等可能影响实验结果的软组织；没有观察皮质骨的应力变化，而这可能是影响松质骨应力变化的一个因素。此外，此次实验为了观察股骨假体内外翻所引起的力学效应简化了施加载荷后骨骼的运动模式，包括对股骨远端的旋转活动进行限制，而在实际情况中股骨远端可能存在一定角度的旋转。此次实验采用的加载方式是股骨和胫骨相对伸直位的静态载荷，虽然得到了此加载条件下较为可靠的应力变化结果，但是缺乏动态载荷下的步态周期模拟及相关力学结果。在今后的研究中应建立更加完整的有限元模型，在步态周期动态载荷条件下对骨骼的复杂活动和关节中各部位的相对位置变化进行深入的运动学模拟和分析。
综上，此次实验虽存在不足之处，但结果的准确度和可信度较高，对临床也具有一定的参考意义。实验使用了较为先进的参数化建模方法，所设置的材料参数和边界条件基于最新的研究成果，得到的全新有限元模型经过两种方法验证，能够准确反映不同工况的生物力学变化特点。研究选用的Sled单髁假体临床应用广泛，但与之相关的生物力学研究较少，此次实验加深了对Sled单髁假体生物力学特点的认知。就Sled假体而言，此次实验结果表明，固定平台单髁股骨假体内翻或外翻均会明显增大聚乙烯上表面的应力，而软骨和松质骨所受的应力较小且变化不显著，所以临床实践时应特别注意减小对假体位置变化更敏感的聚乙烯上表面的应力。聚乙烯上表面的高应力值在股骨假体内、外翻6°时即出现统计学差异，所以应避免股骨假体内、外翻角度过大，防止应力异常的发生。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

单髁置换股骨假体不同放置位置的生物力学效应

Biomechanical effects of different placement of femoral prosthesis in unicompartmental knee arthroplasty

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