骨质疏松患者行固定平台单髁置换后胫骨假体松动的有限元分析

doi:10.12307/2026.541

中国组织工程研究 ›› 2026, Vol. 30 ›› Issue (9): 2191-2198.doi: 10.12307/2026.541

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骨质疏松患者行固定平台单髁置换后胫骨假体松动的有限元分析

刘文龙，董磊，肖争争，聂宇

阜阳市人民医院骨科，安徽省阜阳市 236000

收稿日期:2024-11-07 接受日期:2025-02-11 出版日期:2026-03-28 发布日期:2025-09-05
通讯作者: 聂宇，主任医师，阜阳市人民医院骨科，安徽省阜阳市 236000
作者简介:刘文龙，男，1996年生，安徽省阜南县人，汉族，2022年华北理工大学毕业，硕士，医师，主要从事骨科、有限元分析、医学3D打印方面的研究。
基金资助:
阜阳市卫生健康委员会科研项目(FY2021-038)，项目负责人：聂宇

Finite element analysis of tibial prosthesis loosening after fixed-bearing unicompartmental knee arthroplasty for osteoporosis

Liu Wenlong, Dong Lei, Xiao Zhengzheng, Nie Yu

Department of Orthopedics, Fuyang People’s Hospital, Fuyang 236000, Anhui Province, China

Received:2024-11-07 Accepted:2025-02-11 Online:2026-03-28 Published:2025-09-05
Contact: Nie Yu, Chief physician, Department of Orthopedics, Fuyang People’s Hospital, Fuyang 236000, Anhui Province, China
About author:Liu Wenlong, MS, Physician, Department of Orthopedics, Fuyang People’s Hospital, Fuyang 236000, Anhui Province, China
Supported by:
Fuyang Municipal Health Commission Research Project, No. FY2021-038 (to NY)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

单髁置换：是一种骨科手术，主要用于治疗膝关节的单侧病变，如骨关节炎。单髁置换术涉及移除膝关节受损部分的软骨和骨，并用金属和塑料制成的假体替换。与全膝关节置换术相比，单髁置换术保留了健康的关节部分，手术创伤较小，患者的恢复时间相对较短。
有限元分析：在骨科领域的应用日益广泛，已成为数字化骨科的重要组成部分。通过计算机软件对骨科医学中的各种手术相关情况进行数字模拟分析，最终得到受力模型的应力和位移数值，为医学临床的诊断及治疗提供参考依据。

摘要
背景：骨质疏松症通常被认为是单髁膝关节置换术后假体松动的危险因素之一，然而对于骨质疏松症患者行固定平台单髁置换术后胫骨假体松动的有限元研究较少。
目的：通过有限元法探讨固定平台单髁置换后，不同骨密度下松质骨开槽及减少后倾角度干预后假体周围的滑移及应力特性。
方法：利用61岁女性膝骨关节炎患者的膝关节CT扫描数据进行三维模型重建，随后在计算机中对三维模型进行固定平台单髁置换手术，实施胫骨松质骨开槽和减少后倾角度的干预。分别赋予骨质疏松症和非骨质疏松症的材料参数，通过有限元分析法验证胫骨开横槽和改变胫骨后倾角是否会对假体无菌性松动率产生影响。
结果与结论：①在固定平台单髁置换的有限元分析中，与非骨质疏松膝关节相比，骨质疏松膝关节骨质承担载荷的能力减弱；②不同骨密度下的胫骨假体相较内外滑移均更倾向于发生前后滑移；③松质骨开横槽后模型发生滑移的程度降低，这种横槽设计可以预防假体松动；④对于骨质疏松症膝关节，减少后倾角度(从6°至4°)后的胫骨承担载荷的能力更强，发生假体松动的可能性降低；⑤同时减后倾角度和开横槽的方案对预防术后假体松动具有优势，这种优势在骨质疏松症膝关节中表现更为显著。

关键词: 单髁置换, 有限元分析, 骨质疏松症, 固定平台, 假体松动, 骨科植入物

Abstract: BACKGROUND: Osteoporosis is generally considered as one of the risk factors for tibial component loosening after unicompartmental knee arthroplasty. However, few finite element studies have investigated tibial component loosening after fixed-bearing unicompartmental knee arthroplasty in osteoporosis patients.
OBJECTIVE: To investigate the slip and stress characteristics around the prosthesis by finite element method after the intervention of cancellous bone slotting and reduction posterior slope under different bone mineral density.
METHODS: The three-dimensional model of the knee joint of a 61-year-old female patient with knee osteoarthritis was reconstructed by computed tomography. Subsequently, fixed-bearing unicompartmental knee arthroplasty surgery was performed on the three-dimensional model in the computer, and the intervention of tibial cancellous bone grooving and reducing the angle of retroversion was implemented. Then, the material parameters were assigned to the osteoporosis and non-osteoporosis, respectively. The finite element analysis method was used to verify whether tibial slotting and changing the tibial posterior tilt angle would affect the aseptic loosening rate of the prosthesis.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) In the finite element analysis of fixed-bearing unicompartmental knee arthroplasty, the bone bearing capacity of the osteoporosis knee was weaker than that of the non-osteoporosis knee. (2) The tibial component with different bone mineral density was more prone to the anteroposterior slip than the medial and lateral slip. (3) The degree of cancellous bone slip was reduced after the transverse groove design, which could prevent the loosening of the prosthesis. (4) For the osteoporosis knee, the tibia with reduced posterior slope (6° to 4°) had a stronger ability to bear load, and the possibility of prosthesis loosening was reduced. (5) The scheme of reducing posterior slope and opening transverse groove at the same time had advantages in preventing postoperative prosthesis loosening, and this advantage was more significant in osteoporosis knees.

Key words: unicompartmental knee arthroplasty, finite element analysis, osteoporosis, fixed bearing, prosthesis loosening, orthopedic implant

中图分类号:

刘文龙, 董磊, 肖争争, 聂宇. 骨质疏松患者行固定平台单髁置换后胫骨假体松动的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(9): 2191-2198.

Liu Wenlong, Dong Lei, Xiao Zhengzheng, Nie Yu. Finite element analysis of tibial prosthesis loosening after fixed-bearing unicompartmental knee arthroplasty for osteoporosis[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2026, 30(9): 2191-2198.

图/表（结果） 3

此次研究纳入的8个有限元模型分为非骨质疏松症、非骨质疏松症(横槽)、非骨质疏松症(减后倾角度)、非骨质疏松症(减后倾角度、横槽)、骨质疏松症、骨质疏松症(横槽)、骨质疏松症(减后倾角度)及骨质疏松症(减后倾角度、横槽)模型，获取的结果包括Mises应力、剪切应力、内外接触滑移和前后接触滑移(图2，表2)。图2为应力分布云图的整合，云图左侧提示高应力，右侧表示低应力，为了提升颜色对比度，超过一定阈值则用白色表示。

2.1 开横槽后的结果 开横槽后的应力峰值均略小于不开横槽的应力峰值，这可能与接触面积增加有关。值得注意的是，在非骨质疏松症情况下，内外滑移降低39%，前后滑移降低53%；在骨质疏松症情况下，内外滑移降低40%，前后滑移降低56%(表2，图3)。
2.2 减后倾角度后的结果 减后倾角度后非骨质疏松症模型的应力峰值及接触滑移峰值无明显改变。不同的是，骨质疏松症模型的Mises应力峰值增加23%，剪切应力峰值增加31%，内外接触滑移减少43%，前后接触滑移减少49%(表2，图3)。这可能是因为减后倾角度后的皮质骨承担了更多载荷从而导致模型应力峰值增加，对应的是松质骨承担载荷减少。
2.3 同时减后倾角度和开横槽后的结果 非骨质疏松症模型的应力及滑移峰值均有所下降，Mises应力峰值减小15%，剪切应力峰值减少17%，内外滑移降低28%，前后滑移降低43%。对于骨质疏松症模型的应力及滑移峰值同样有所降低，Mises应力峰值减小23%，剪切应力峰值减少25%，内外滑移降低70%，前后滑移降低59%(表2，图3)。

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引言

随着中国进入老龄化社会，膝骨关节炎的发病率在逐渐增多，对于保守治疗无效的患者，可以选择手术治疗(全膝关节置换、单髁膝关节置换、胫骨高位截骨等)[1-3]。对于累及单个间室的膝关节病变，单髁膝关节置换术是一种有效的治疗选择。随着假体材料学的进展、手术技术的提高、假体设计理念的不断完善，单髁置换逐渐被普及，与全膝关节置换术相比，单髁置换具有微创、功能恢复快、住院时间短等优势[4-6]。此外，全膝关节置换导致术后出血、静脉血栓形成、感染等并发症的风险增加[7]。对于身体耐受能力差且合并多内科疾病的患者，单髁置换应被认为是全膝关节置换术一种可行的替代方案[8]。
对于老年患者，膝骨关节炎与骨质疏松症往往共同存在，严重影响老年人的生活质量，同时给社会带来经济负担[9]。WHO使用骨密度和T值来定义骨质疏松症，骨质疏松症被定义为T值< -2.5，骨量减少或骨密度低被定义为T值=-1.0-2.5[10]。HE等[11]通过微有限元分析检测力学性能，证明骨质疏松症模型比骨关节炎模型具有更低的刚度和失效载荷。EREMINA等[12]通过计算机数字模型验证了骨性能变化对假体周围骨首次出现微裂纹所对应的临界力有显著影响。骨质疏松症通常被认为是膝关节置换术后假体松动的危险因素之一[13]。
关节假体无菌松动的发生机制主要包括：①生物性因素：磨损颗粒、趋化因子、Toll样受体、自噬、细菌病原体相关分子模式和细菌副产物；②机械性因素：骨水泥和种植体设计、下肢力线、应力遮挡效应[14]。微动产生的磨损颗粒可能激活周围器官的炎症反应，从而促进植入物松动或失效[15]。
JONES等[16]强调了预防无菌性松动的最佳方法是首先防止磨损颗粒的产生，这可以通过解决植入物设计、患者因素和术中手术因素来实现。
有限元分析通过建立人体有限元模型，赋予模型材料力学性质，同时模拟人体力学条件，进行人体结构的应力、应变及模态分析，是仿真人体结构力学功能的有效实验方法之一。近年来多项研究采用有限元分析方法建立单髁置换条件下膝关节三维(3D)有限元模型，模拟不同干预措施下膝关节的生物力学特性，对于膝关节生物力学研究起到了推动作用[17-19]。
以往通过有限元分析对载荷传递和应力分布的研究主要集中在内侧的胫骨室成分上[18]。蒋利锋等[20]在采用有限元分析研究活动平台单髁假体时，对骨皮质及松质骨分别建模，指出胫骨松质骨受力点主要在假体槽部。KWON等[21]通过有限元分析研究活动平台和固定平台单髁假体生物力学特性，指出活动平台聚乙烯衬垫的接触应力较固定平台小，且对侧关节间室接触应力降低。然而，作者认为聚乙烯衬垫接触应力小不代表胫骨假体下方骨-水泥界面受到的应力小，胫骨假体下方周围骨质的应力、应变及滑移倾向是影响胫骨假体松动的重要原因[22-24]。目前对于骨质疏松症患者行固定平台单髁置换术后胫骨假体松动的有限元研究
较少。
基于此，作者通过有限元分析法模拟不同骨密度下实施松质骨开槽及降低后倾角度对胫骨假体周围骨质生物力学特性的影响，以期为骨质疏松症患者行固定平台单髁置换后降低假体松动率、假体的选择设计、胫骨开槽方式、后倾选择及假体稳定性提供理论基础。

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 有限元分析实验。
1.2 时间及地点 实验于2024年5-10月在阜阳市人民医院骨科完成。
1.3 对象 选择1例61岁女性膝骨关节炎患者，不存在除骨质疏松症外的其他膝关节疾病。患者对实验方案知情同意，且得到阜阳市人民医院伦理委员会批准(批号：医伦理审查[2024]107号)。
1.4 材料
1.4.1 电脑工作站 CPU，AMD Ryzen 5 900 X；主板，TUF B550M-PLUS；内存，512 G；显卡，NVIDIA Geforce GTX 10 606 GB。
1.4.2 相关软件 Geomagic warp 2017 逆向工程软件(3D Systems公司，美国)；Abaqus/CAE 2021有限元分析软件(Dassault Systèmes公司，美国)；Mimics 21.0建模软件(Materialise公司，比利时)。
1.5 方法
1.5.1 主要流程利用患者的膝关节CT扫描数据(联影uCT760，126排，中国，层厚1 mm)进行3D模型创建。随后，在计算机中对3D模型进行固定平台单髁置换手术并进行松质骨开槽、降低后倾角度干预(图1)。之后分别赋予有限元模型骨质疏松症和非骨质疏松症的材料参数，获得8种有限元模型，包括非骨质疏松症、非骨质疏松症(横槽)、非骨质疏松症(减后倾角度)、非骨质疏松症(减后倾角度、横槽)、骨质疏松症、骨质疏松症(横槽)、骨质疏松症(减后倾角度)及骨质疏松症(减后倾角度、横槽)模型，分别进行有限元分析。
1.5.2 模型建立对患者的膝关节进行CT及MR(西门子1.5T，德国)检查，将图像以DICOM格式导入三维重建软件Mimics 21.0。人工获取股骨、胫骨、腓骨、关节软骨、半月板和韧带(前十字韧带、后十字韧带、内侧副韧带和外侧副韧带)的轮廓。结果以STL格式读取到Geomagic Wrap 2017软件中。3D模型经过平滑、抛光、降噪等一系列图像处理步骤，同时应用网格医生工具，对钉状物和自相交模型进行修复。避免了模型的尖角和不对准导致有限元计算的不收敛。建立出膝关节3D模型(图1A)。然后在模型上进行截骨，分别保留6°后倾及4°后倾，并在胫骨松质骨进行常规开槽及开横槽干预(图1B，C)，分别安装固定平台假体(LINK公司，德国)模拟出术后的3D模型以备有限元分析(图1D)，共计获得8种有限元模型。假体3D模型通过假体扫描获得。
1.5.3 材料属性膝关节的韧带是由富含水分的物质组成的，并由胶原纤维加强，假设其不可压缩[25]。当没有负载时，胶原纤维卷曲并排列成螺旋或波形形式。当韧带被拉伸时，随着纤维与负荷方向对齐，卷曲逐渐消失。韧带的实验室数据表明，韧带的应力-应变曲线由非线性变为线性。用应变能函数将韧带建模为横向各向同性和几乎不可压缩的新胡克材料[26-27]：

其中，S(λ)表示应变能函数，满足以下条件(材料常数的取值见表1)：

主要的沿周向和纵向方向的Ⅰ型胶原束为半月板提供环状强度，较薄的径向纤维将胶原束绑在一起，形成晶格，为半月板提供必要的结构支持[28]。假定半月板表现为弹性横向各向同性材料。轴向和径向的弹性模量为20 MPa，而周向的弹性模量为140 MPa。面内、面外泊松比分别为0.2，0.3[29-30]，剪切模量分别为G12=G23=57.7 MPa，G13=8.33 MPa[31]。
有限元模型将松质骨定义为各向同性材料，骨质疏松症模型中松质骨的弹性模量为119 MPa，泊松比为0.25；骨质疏松症皮质骨定义弹性模量为11 390 MPa，泊松比为0.3。非骨质疏松症模型中松质骨的弹性模量为350 MPa，泊松比为0.25[32]；非骨质疏松症皮质骨定义弹性模量为17 000 MPa，泊松比为0.3[33-34]。骨水泥(甲基丙烯酸甲酯)和假体金属部分(钴铬钼合金)被视为刚性的。关节软骨是一种黏弹性材料，但与软骨的黏弹性时间常数(1 500 s)相比，人单腿站立的时间非常短；因此，没有考虑关节软骨的黏弹性。假设关节软骨为线弹性各向同性材料，弹性模量为15 MPa，泊松比ν=0.475[26]。
1.5.4 网格、接触、边界条件、模型验证和载荷关节软骨、韧带、胫骨皮质骨、胫骨假体聚乙烯部分(高分子量聚乙烯)和半月板采用网格尺寸为1 mm的四面体单元(C3D4)建模，股骨、胫骨松质骨采用网格尺寸为2 mm的四面体单元(C3D4)建模。假体金属部分采用网格尺寸为1的壳单元建模。元素的数量如下：前交叉韧带 (1 322)，后交叉韧带(1 635)，外侧副韧带(2 515)，内侧副韧带(3 930)，股骨
(38 388)，股骨软骨(11 082)，内侧半月板(5 799)，外侧半月板(6 646)，胫骨内侧软骨(6 632)，胫骨外侧软骨(3 280)，胫骨松质骨(15 880)，胫骨皮质骨(22 650)。
根据膝关节实际使用场景设置面对面接触，包括内侧间隙假体与上下侧的接触，外侧间隙半月板与上下软骨的接触。接触特性是一种有限滑移、无摩擦、无穿透的硬接触。将各韧带两端及半月板根部绑定于相邻骨结构，然后将不能相对移位的面设置绑定，此次研究为了观察假体骨水泥与骨质之间的初始滑移和力学传导属性，该表面设置了接触而非绑定连接[22，24]。仅限制膝关节屈曲方向活动，固定胫骨模型下缘，在未行手术的模型股骨上方施加1 150 N的轴向压缩载荷后模型的应力峰值及分布与既往有限元结果相似[35-37]，这表明利用该模型得到的分析结果是可靠的，验证了该模型的有效性。由于此次研究关注计算胫骨假体周围骨质生物力学特性，因此对胫骨假体施加向下500 N的载荷进行有限元计算。
1.6 主要观察指标 在有限元计算完成后，观察指标包括Mises应力(也称Von Mises stress，是一种屈服准则，屈服准则的值通常叫等效应力)、剪切应力(力沿某个平面方向施加，垂直于平面的剪力，它导致材料发生切变变形)、内外接触滑移和前后接触滑移。

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

讨论

此次研究建立了膝关节有限元模型，分析骨质疏松症患者固定平台单髁置换术后膝关节生物力学特性。从应力峰值结果得出，承受相同载荷下骨质疏松症模型相较非骨质疏松症模型的应力峰值较小，其中Mises应力峰值减小59%，剪切应力峰值减少59%(表2，图3)。这可能是因为松质骨发生微小变形或者微骨折，导致接触面积增加，最终导致应力峰值变小。因此骨质疏松症膝关节在术后承担载荷的能力较弱，发生假体松动的风险较高。
从接触滑移峰值结果得出，骨质疏松症模型和非骨质疏松症模型的接触滑移距离相似，但是值得注意的是两种模型的前后滑移明显大于内外滑移，这种前后向滑移的倾向可能是导致假体发生前后松动的原因。作者考虑假体倾向于发生前后滑移现象的原因可能有2个：①假体设计了前后方向的槽，其对抗前后滑移的能力弱；②胫骨平台存在生理后倾角度。因此，基于以上原因，此次研究对模型做出了2种干预，以探求和印证减少假体滑移的方法：其一，作者设计了横向的槽(图1B)，术中横槽被骨水泥填充；其二，适当减小假体后倾角度(从6°降到4°，图1C)。再次计算相同载荷下膝关节生物力学特性。
开横槽后的应力峰值均略小于不开横槽的应力峰值(图3)，这可能与接触面积增加有关。值得注意的是，在非骨质疏松症情况下，内外滑移降低39%，前后滑移降低53%；在骨质疏松症情况下，内外滑移降低40%，前后滑移降低56%(表2，图3)。显而易见的，开横槽后模型发生水平面滑移的程度降低，这种横槽设计对预防假体松动具有优势。
减后倾角度后非骨质疏松症模型的应力峰值及接触滑移峰值无明显改变。不同的是，骨质疏松症模型的Mises应力峰值增加23%，剪切应力峰值增加31%，内外接触滑移减少43%，前后接触滑移减少49%(表2，图3)，这可能是因为减后倾角度后的皮质骨承担了更多载荷从而导致模型应力峰值增加，对应的是松质骨承担载荷减少。结果得出，对于骨质疏松症膝关节，减少胫骨假体后倾角后(6°至4°)，术后胫骨承担载荷的能力更强，发生假体松动的可能性降低。
同时减后倾角度和开横槽后非骨质疏松症模型的应力及滑移峰值均有所下降，Mises应力峰值减小15%，剪切应力峰值减少17%，内外滑移降低28%，前后滑移降低43%。对于骨质疏松症模型的应力及滑移峰值同样有所降低，Mises应力峰值减小23%，剪切应力峰值减少25%，内外滑移降低70%，前后滑移降低59%(表2，图3)。应力峰值降低的原因如下：虽然减后倾角度能使皮质骨承担更多载荷，但是开横槽使得松质骨接触面积明显增加，最终导致Mises和剪切应力峰值降低。结果得出，同时减后倾角度和开横槽后，胫骨的应力峰值减少，接触滑移减少，相较于非骨质疏松症模型，骨质疏松症模型的影响数值更大。因此同时减后倾角度和开横槽的方案对预防术后假体松动具有优势，这种优势在骨质疏松症膝关节中更显著。
FARRON等[24]通过有限元方法模拟了1例肩关节置换术中增加假体后倾后盂肱接触点位置、关节压力、骨水泥应力及盂肱关节周围微动，结果显示盂肱关节后倾会引起盂肱接触点后移，导致骨水泥应力显著增加(+326%)，盂肱关节内应力显著增加(+162%)，微动在骨-水泥界面显著增加(+706%)，根据该结果，全肩关节置换术中应纠正肩胛盂后倾超过10°。与之相似的是，此次研究同样未对骨-水泥界面设置绑定，这种简化的目的是方便观察界面滑动的趋势和结果；而与之不同的是，作者赋予了较新的材料参数以及更多的元素数量，以期提高计算的仿真度。随着计算机运算处理能力的提升，有限元方法逐渐通过模拟更多病例进行统计学分析，赋予实验室得出的材料参数、更多的元素数量、更合理的仿真边界、载荷等方法提高仿真准确度。
目前Oxford活动平台单髁假体和LINK固定平台单髁假体在临床上应用广泛[38-39]，由于两种假体设计理念和手术操作技术不同，在术后并发症上可能存在差异，既往研究主要在于两种假体的短效疗效无明显差异，在中长期随访中活动平台单髁置换的并发症发生率高于固定平台[40]。而对于骨质疏松症患者，对于两种假体的选择还存在争议。理论上活动平台假体采用活动型轴承，股骨假体单一半径球形设计及胫骨平台解剖型配置，使三者高度匹配，更符合人体膝关节力学特性，屈伸过程中可滑动及旋转，增加接触面积，降低轴承应力峰值，减少假体的磨损，同时减少了对侧间室关节面的应力峰
值[21]。固定平台采用胫骨假体一体化设计理念，在膝关节活动时假体关节面受力分配不均匀，应力往往比较集中，容易导致聚乙烯磨损增加。以上论点的理论基础是聚乙烯衬垫应力大小决定了衬垫磨损的程度，但是老年人群的日常生活中胫骨常承受持续的轴向载荷，而非创伤等冲击，随着高分子聚乙烯材料物理性能的进步，聚乙烯衬垫的磨损相对骨-水泥界面的磨损可以忽略。由于固定平台假体骨水泥与股骨骨质的接触面积大，其股骨侧骨质的应力峰值可能更小，这可能是支持固定平台可靠性的原因之一。人口老龄化情况下骨质疏松症患者日益增多，关注假体骨水泥与骨质的应力传导特性，也是此次研究针对相同载荷下胫骨假体周围骨质进行有限元分析的原因。
KOH等[41]对1例膝关节模型进行有限元分析，模拟活动平台单髁置换中增加后倾角度可以减少聚乙烯衬垫的接触应力；然而，另一间室的接触应力和前交叉韧带应力的增加会导致另一间室的进行性骨关节炎和前交叉韧带失效。ZHANG等[42]对固定平台单髁置换不同后倾角度的假体表面应力进行有限元分析，指出6°-9°后倾相较3°-6°后倾时假体表面应力峰值减小，假体磨损更小。与之不同的是，在此次研究中，骨质疏松症膝关节4°后倾相较6°后倾，其胫骨假体下皮质骨的应力峰值增加，松质骨承担载荷减少，并且接触滑移减少。因此骨质疏松症膝关节的4°后倾相较6°后倾发生假体松动的风险降低。作者认为聚乙烯轴承应力峰值减少可能与假体接触面积增加或者对侧间室承担更多载荷有关，而聚乙烯轴承的应力峰值不代表假体下方骨质的应力峰值。
JONES等[16]认为可以通过更新植入物设计、改进手术流程和干预患者因素来预防无菌性松动。由于结果中胫骨假体倾向于发生前后滑移，作者设计了松质骨横槽，经过有限元分析验证其可以降低前后以及内外侧滑移，对降低假体松动起到积极效果。另外，目前假体的结构可能有待改进，以对抗胫骨假体的前后滑移。对不同结构的假体进行有限元分析，了解其生物力学特性以及假体松动和周围骨折的风险是值得进一步研究的方向。
此次研究有一定局限性：首先，样本量较少，若增加样本量或开展进一步研究(纳入体质量指数、年龄、性别、身高、外侧单髁置换、外翻畸形等因素)可能使结果更具代表性；其次，若能从人体标本的生物力学实验中得到支持，实验结果将更有说
服力。
结论：综上所述，在固定平台单髁置换的有限元分析中，骨质疏松症膝关节相较非骨质疏松症膝关节骨质承担载荷的能力减弱；不同骨密度下的胫骨假体相较内外滑移均更倾向于发生前后滑移；松质骨开横槽后模型发生滑移的程度降低，这种横槽设计可以预防假体松动；对于骨质疏松症膝关节，减少后倾角度(从6°至4°)后的胫骨承担载荷能力更强，发生假体松动的可能性降低；同时减后倾角度和开横槽的方案对预防术后假体松动具有优势，这种优势在骨质疏松症膝关节中表现更显著。

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

骨质疏松患者行固定平台单髁置换后胫骨假体松动的有限元分析

Finite element analysis of tibial prosthesis loosening after fixed-bearing unicompartmental knee arthroplasty for osteoporosis

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