人工髋关节置换是在外科骨整形领域广泛应用的一种治疗髋关节病变,恢复病人行走功能的有效方法。对全髋关节置换系统进行全面的生物力学分析,有利于了解人工关节假体系统的力学特性,对假体的临床选择及个体化设计有很大帮助。本文采用三维有限元方法对人工髋关节假体及置换后股骨—假体系统的生物力学特性进行了分析,包括人工髋臼内衬的应力、假体头颈结合面的微动磨损以及髋关节置换后股骨和假体上的应力情况。不同假体头直径、聚乙烯内衬厚度和假体头材料的头臼模型接触分析的结果显示,髋臼内衬的应力随假体头直径的增大逐渐减小;而内衬厚度和假体头材料对内衬应力的影响很微弱。步态周期中,应力的变化过程显示,脚掌踏地时刻内衬上的应力最大;支撑相的应力水平明显高于摆动相;整个步态过程中应力的集中区域为髋臼后上四分之一处。本文还对假体头颈接触模型进行了分析,以评价接合面处的微动磨损情况。结果显示,随假体头直径的增大,头颈接触面的位移幅值和接触应力都逐渐减小;随着接合面锥度的增大,相对位移幅值有所降低,而在小锥度范围内,接触应力随角度的增大呈下降趋势,但若角度过大反而会造成接触应力的明显升高;氧化铝陶瓷头与Ti6Al4V颈的搭配产生最小的位移幅值及接触应力,最大程度地减轻了微动磨损。髋关节置换后假体及股骨上的应力分析结果显示,置换后,股骨上的应力比置换前有明显的降低,应力在股骨下端1/3处最大;假体颈部产生较大的应力集中;假体柄长对股骨及假体上的应力影响不大,而随着颈干角的增大,股骨上的应力略有升高,假体颈部应力明显降低;低弹性模量的钛合金假体在界面股骨侧产生的应力明显高于钴铬合金假体,而假体上的应力则低于钴铬合金,使用材料弹性模量较低的假体可有效地降低应力遮挡。