人工全髋关节置换假体设计的新思路(2)
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图3 髋假体与髓腔的匹配
在图3中，红箭头处应该承受大的应力，而黄色箭头处应承受小的应力。侧位图中，三点接触，如果接触的点位置不一样，则髋假体会发生扭转。侧位图的三点接触主要是防止髋假体发生旋转，但由于无法精确控制三个接触点，所以髋假体的侧位很难精确控制。
3 人工髋关节置换的设计新理念
为了解决这个难题，个体化，定制式的假体设计越来越受到重视。当前，国内外都开展了个体化假体的设计和制造研究，研究主要集中在个体化假体的设计以及个体化假体与髓腔的虚拟装配、个体化假体虚拟装配后的应力分析等。具体为，利用病人的CT图片重建三维髓腔体，该髓腔体作为假体的关节柄，利用CAD软件设计近髋臼部分的外形，将设计的假体与病人股骨的三维实体进行装配，利用有限元分析软件分析假体的应力遮蔽、应力传递情况，从而对设计假体的外形进行优化。由于制造技术的限制以及髓腔体外形的复杂性，仍然缺乏一种低成本、高效率的制造方法，加工出设计的人体化假体。快速成型虽然可以加工出复杂外形的假体，但它采用的是树脂材料和金属粉末材料，加工出的假体强度不能满足要求，仍然需要利用快速成型制造出的假体为模型，制作金属模具，再利用模具制作出金属假体，这一过程周期长、成本高，无法满足个体化假体置换的需要。上海交通大学和第九人民医院合作进行了定制式假体置换，该定制式假体主要针对异常性关节和肿瘤切除后关节的假体置换，他们采用近髋臼匹配的方式，利用四轴半加工中心制作定制式假体，即该假体仍然设计成直柄结构，只是在近髋臼处设计成与髓腔匹配，并且该假体主要用于股骨截骨较多的关节的假体置换。国外关节厂家也非常重视个体化假体的设计和制造，其中最著名的当属德国LINK公司的解剖型假体Ribbed[10]，它采用S型外形设计，在统计学上保证该假体与病人髓腔很好地吻合。严格意义上说，该假体也不是个体化设计的假体，基于成本和制造工艺，它只能保证在统计意义上，该假体与大部分人体的髓腔吻合。Ribbed假体的意义在于它指明了假体设计与制造的方向，即个体化假体是未来关节置换的方向 ......
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