髓内外联合重建技术治疗超极限骨缺损的有限元分析

摘要

目的 从生物力学角度评估采用髓内外联合重建技术(IECRT)假体与常规肿瘤膝关节假体进行超极限骨缺损重建的力学性能，为IECRT假体的临床应用提供理论依据。方法 基于一名32岁健康男性股骨CT数据，在Mimics 21.0中建立三维股骨模型，并截骨20 cm建立超极限骨缺损模型。并在SolidWorks 2021中设计IECRT假体及肿瘤膝关节假体。将假体与骨模型导入Ansys 2024中建立有限元分析模型。在有限元分析中模拟4种不同荷载工况(站立，行走，上楼，下楼)以评估重建体的性能。结果 4种工况下IECRT假体髓内柄的位移峰值低于肿瘤膝关节假体[站立：0.11 mm(肿瘤膝关节假体组0.25 mm);行走：1.80 mm(肿瘤膝关节假体组3.35 mm);上楼：2.85 mm(肿瘤膝关节假体组5.00 mm);下楼：2.07 mm(肿瘤膝关节假体组3.79 mm)]。在von Mises应力方面，除站立工况外，其余3种工况下IECRT假体髓内柄的峰值应力均低于肿瘤膝关节假体[站立：12.40 MPa(肿瘤膝关节假体组9.49 MPa);行走：168.95 MPa(肿瘤膝关节假体组208.50 MPa);上楼：272.56 MPa(肿瘤膝关节假体组356.82 MPa);下楼：197.05 MPa(肿瘤膝关节假体组244.14 MPa)]。结论 IECRT假体系统能够稳定重建股骨超极限骨缺损。相较于常规肿瘤膝关节假体，IECRT假体的髓内柄具有更低的位移峰值与von Mises应力峰值，且应力分布更均匀，无应力遮挡，因而假体失效的风险更低。

关键词

超极限骨缺损 / 骨缺损重建 / 有限元分析 / 髓内外联合固定 / 骨肉瘤 / 生物力学 / 假体植入物 / 股骨