1155 / 2023-03-16 09:31:20

人工髋关节锥颈界面的摩擦腐蚀数值仿真

人工髋关节锥颈界面摩擦腐蚀产生的金属颗粒、腐蚀产物是引起局部不良组织反应等并发症的重要原因之一。由于体液等腐蚀性介质的作用，磨损和腐蚀通常是同时发生的。越来越多的临床研究表明，腐蚀对于锥颈界面的损伤机制起着至关重要的作用，设计制造、手术以及患者等因素的变化对其损伤机制尚不清楚。然而，在以往的关于锥颈界面损伤计算机仿真研究上，忽略了由电化学作用引起的磨损。因此，我们建立了一种有限元模型，能够同时考虑机械因素、化学因素引起的磨损以及这两者之间的协同效应，阐释人工髋关节在人体服役时锥颈界面的损伤机制。首先，我们基于销盘磨损试验对该模型进行了验证，然后应用至人工髋关节上，用于预测锥颈界面的磨损，并与髋关节模拟机磨损试验结果进行了对比，两者的磨损模式基本吻合。结果表明，机械作用引起的磨损在锥颈界面损伤中起着主导作用，电化学作用在锥颈界面损伤中也起着至关重要的贡献，其贡献最高可达总磨损体积的24%，并且随着磨损周期增加，逐渐降低。