全髋关节置换术中髋臼杯过度植入对骨水泥应力分布的影响研究

研究人员针对全髋关节置换术(THA)中骨水泥层不均匀导致的假体松动问题，通过有限元建模分析了髋臼杯过度植入对骨水泥-假体界面的应力影响。研究发现，过度植入会导致骨水泥层变薄且分布不均，使前上象限骨-水泥界面应力升高50%，后上象限升高35%，而36?mm大直径股骨头可缓解应力集中。该研究为优化THA手术方案提供了生物力学依据。

　　

这项研究揭示了全髋关节置换术(Total Hip Arthroplasty, THA)中一个关键生物力学现象：当髋臼杯(acetabular cup)被过度植入时，会形成不均匀的骨水泥(cement mantle)层，就像给建筑物打地基时水泥涂抹不均那样危险。科研团队采用CT扫描数据构建了28?mm和36?mm两种直径的有限元模型，通过模拟70公斤体重者单腿站立时700?N的受力情况发现，过度植入会导致骨水泥层在假体上方区域变薄，就像手机贴膜出现气泡般形成应力薄弱点。

特别值得注意的是，在前上象限(antero-superior)这个临床上常见脱粘接的区域，骨-水泥界面的应力飙升50%，而后上象限(postero-superior)也增加了35%。有趣的是，36?mm大直径股骨头就像给压力锅加了减压阀，能显著缓解这种应力集中。虽然骨水泥应力尚未达到屈服极限，但这种局部高压状态就像反复弯折铁丝，最终可能导致微裂纹产生和假体松动(implant loosening)。这些发现为外科医生敲响警钟：精确控制髋臼杯植入深度，或许能避免患者经历二次翻修手术的痛苦。