基于黏附与摩擦耦合的骨整合植入物脱粘过程建模
医学物理
2022-11-01 v2 计算工程、金融与科学
摘要
无水泥植入物已广泛用于全髋关节置换手术。这些植入物的长期稳定性通过骨组织生长包绕并长入植入物多孔表面实现，该过程称为骨整合。然而，由于无菌性植入物松动和骨整合不足，骨-植入物界面仍可能发生脱粘，并可能带来严重后果。本工作的目的是描述一种用于部分骨整合植入物脱粘的新型三维有限元摩擦接触公式。该接触模型基于修正的库仑摩擦定律（Immel等人，2020，Biomech. Model. Mechanobiol.），考虑了骨-植入物界面的切向脱粘。该模型在垂直于骨-植入物界面的方向上通过引入内聚区模型进行扩展，以考虑法向黏附现象以及部分黏结界面的黏附摩擦。该模型被应用于模拟髋臼杯植入物的脱粘。评估了部分骨整合和黏附效应对植入物长期稳定性的影响。还分析了不同患者和植入物特异性参数（如摩擦系数、骨小梁杨氏模量和过盈配合）的影响，以确定不同构型下的最优稳定性。此外，本工作为进一步参数标定所需的未来实验与计算研究提供了指导。
引用
@article{arxiv.2112.06793,
title = {Modeling the debonding process of osseointegrated implants due to coupled adhesion and friction},
author = {Katharina Immel and Vu-Hieu Nguyen and Guillaume Haiat and Roger A. Sauer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.06793},
year = {2022}
}
备注
Biomech Model Mechanobiol (2022)