陶瓷髋关节假体冲击致损伤的有限元建模
医学物理
2012-03-29 v1
摘要
本工作旨在模拟髋关节假体在机械冲击下的行为。当髋关节被假体替换后，在腿部摆动相期间，假体头与髋臼杯之间可能发生微分离。研究了两种不同尺寸的股骨头：直径分别为 28 mm 和 32 mm，分别由氧化铝和氧化锆制成。使用有限元分析（FEA）和 Abaqus 软件数值确定冲击诱导的应力。研究了倾角、力、材料和微分离的影响。此外，基于 Todinov 方法，从概率模型开发了一种算法，用于预测头和杯的寿命。模拟表明，在靠近边缘的杯表面处达到了最大拉应力。最坏情况是杯-头以 30^{\circ} 安装。所有模拟和测试表明，块体氧化锆比块体氧化铝具有更高的抗冲击性。当材料中存在大于 0.7% vol. 的孔隙率时，失效概率可能大于 0.9。模拟结果与实验结果吻合良好。测试和模拟对于预测陶瓷假体的寿命具有前景。
引用
@article{arxiv.1203.6154,
title = {Finite element modelling of shock-induced damages on ceramic hip prostheses},
author = {Juliana Uribe and Jérôme Hausselle and Jean Geringer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1203.6154},
year = {2012}
}