行走和下蹲活动对UKA假体固定的生物力学影响

摘要

目的 研究行走和下蹲生理活动下单髁膝关节置换(Unicompartmental knee arthroplasty, UKA)假体固定的生物力学差异。方法 构建膝关节内侧UKA置换的有限元模型，以人体行走和下蹲活动下膝关节受力和运动为边界条件，对比研究不同生理活动下胫骨范式等效应力、胫骨托盘范式等效应力、聚乙烯衬垫接触应力、骨—假体固定界面接触应力以及微动的差异。结果 在膝关节运动周期受力最大时刻，与行走活动相比，下蹲活动下的胫骨范式等效应力和骨—假体固定界面接触应力没有显著差异，但胫骨托盘范式等效应力增加了22%;衬垫接触应力增加了7.9%。在膝关节运动周期屈曲角最大时刻，与行走活动相比，下蹲活动下的胫骨范式等效应力增加了172.9%;胫骨托盘应力增加了181%;衬垫接触应力增加了13.8%;骨—假体固定界面接触应力增加了184.6%。行走和下蹲活动下的骨—假体固定界面的最大微动变化范围分别为1.3～24.7μm和1.3～14.6μm,且峰值微动均出现在固定界面内缘以及前侧立柱壁区域。结论 下蹲活动对UKA胫骨和胫骨托盘范式等效应力、骨—假体固定界面接触应力有显著影响，但行走活动对UKA骨—假体固定界面微动的影响更大。因此，在评估UKA术后假体的力学响应与松动风险时应综合考虑行走、下蹲等不同生理活动的影响。

关键词

单髁膝关节置换 / 生物力学 / 有限元分析 / 范式等效应力 / 接触应力 / 微动