髋关节表面置换(resurfacing arthroplasty of hip,RSAH)是一种保留较多骨质,较完整地保持髋关节自然解剖形态和生物力学特性的术式,为翻修提供良好的基础,也为年轻和活动需求较大的老年患者提供更好的选择。RSAH骨水泥技术尚有争议,其研究对提高假体生存率有重要意义。本研究采用有限元理论分析假体中央柄周围不同厚度骨水泥固定对RSAH术后股骨近端应力分布的影响,探索RSAH术中央柄最佳固定方式,为临床改进术式提供有效可行的建议。目的：建立金属对金属RSAH术后三维有限元模型,为RSAH术骨水泥技术的生物力学研究奠定基础。分析假体中央柄周围不同厚度骨水泥固定时股骨侧应力分布特点及变化规律,探讨假体中央柄固定的最佳方式。研究方法：1.应用MATLAB图像处理软件和ANSYS有限元分析软件,建立常规术式下RSAH术后几何模型,按不同结构赋予相应的材料特性,建立RSAH术后三维有限元模型。在该模型上模拟人体站立状态,设置边界条件和加载条件,执行计算。与临床文献进行对照,验证模型的有效性。2.在常规术式的RSAH术后模型基础上,模拟假体中央柄以不同厚度骨水泥固定的情况,建立以厚度为0mm、1mm、2mm、3mm骨水泥固定假体中央柄的RSAH术后模型4个,以及对比所需术前完整股骨模型1个。2分别对各个模型施加人体正常行走时的载荷,分析不同骨水泥厚度股骨近端应力分布规律。3.对不同模型的不同结构的有效应力变化进行分析,探讨RSAH术后假体中央柄固定最佳方式。结果：1、利用正常人髋关节CT影像及48mm Conserve PlusRSAH假体,建立了RSAH术后正交各向异性三维有限元模型,共251815个节点,178830个单元。计算结果RSAH术后股骨近端内侧受压应力,外侧为拉应力,整个模型存在中性层,其内形变为零。在股骨表面假体边沿水平及股骨颈区应力明显增大,最大应力在股骨颈区(Ⅱ、Ⅴ区),股骨颈内侧大于外侧,股骨外侧受拉应力,内侧受压应力。2、当骨水泥厚度改变时,股骨近端松质骨应力分布规律基本不变：每个模型最大应力仍在股骨颈(Ⅱ、Ⅴ区),股骨颈内侧大于外侧,股骨外侧受拉应力,内侧受压应力。股骨颈区有效应力超过松质骨屈服应力点总比例小于1%。3、不同水泥厚度模型间应力分布只在股骨颈区(Ⅱ、Ⅴ区)有明显差异,当水泥厚度由Omm增加到1mm及由2mm增加到3mm时,股骨颈区有效应力无明显变化；当水泥厚度由1mm增加到2mm时,股骨颈区有效应力有明显减低。4、水泥层厚相同时,股骨颈内侧水平假体中央柄周围松质骨(3区)有效应力最大,股骨表面假体边沿水平面以上,中央柄下方中央柄周围松质骨(1区)有效应力最小。5、骨水泥层厚不同时,所有模型1、2、3、4、6区界面周围松质骨平均应力均随水泥层厚增大而减小；5区和7区界面周围松质骨平均应力随水泥层厚增大而增大。5、①骨水泥为0mm、1mm时所有区域应力遮挡率较小,均小于引起骨吸收阈值(17%)；厚度为2mm、3mm时部分区域应力遮挡率大于17%。②1-6区有效应力随水泥层厚的增加无论是增大、减小还是变化规律不明显,其应力遮挡率均表现为随层厚增加而增加。③当水泥厚度由Omm增加到lmm时,1-6区松质骨界面周围应力遮挡率增加均不明显；1-5区由1mm增加到2mm时应力遮挡率有明显增加；4区和6区当水泥厚度由2mm增加到3mm时应力遮挡率有明显增加。6、骨水泥增厚,股骨近侧皮质骨有效应力无明显变化。7、骨水泥增厚,股骨近侧压应力及拉应力区分布无明显变化。假体中央柄上方骨质大部分位于拉应力区。研究结论：RSAH三维有限元模型可进行RSAH术后的生物力学研究。当中央柄周围骨水泥厚度小于等于1mm时,股骨近侧有效应力无明显减小,应力遮挡率无明显增加,小于骨吸收阈值,有水泥固定较无水泥更加稳固,RSAH中央柄周围骨水泥最适厚度不超过1mm。RSAH术后平片上最易出现透亮线区域在假体中央柄上方。