三维有限元模型在发育性髋关节发育不良并发股骨头坏死中的应用

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摘要发育性髋关节发育不良可导致髋关节功能障碍甚至股骨头坏死，传统的影像检查无法全面及时地预测和反映病情。三维有限元模型可以利用影像数据，结合有限元力学，模拟股骨近端形态在不同场景的受力情况，为治疗提供科学方案。对发育性髋关节脱位进行建模实验，发现建立外展角度为80°时，股骨头上表面应力明显增大，髋臼受力超过骨组织屈服最大强度，应力直接影响股骨头的内部血管血流量，易发生股骨头坏死和坍塌，治疗时应控制外展角度不超过80°。股骨头坏死预测模型的建立发现，当中心边缘角超过25°时，髋臼边缘会出现应力集中点，软骨受压，易发生股骨头坏死。因此，矫正治疗时应该以中心边缘角恢复至放射学“正常”范围为基础，根据患者临床分型中“重度、中度、轻度”的情况，其最佳矫正中心边缘角度遵循由小到大的规律，可得到满意的矫正效果。

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	宋志刚

关键词 ：髋关节发育不良, 三维有限元, 髋关节建模, 股骨头坏死, 股骨头塌陷, 预测

Abstract：Developmental dysplasia of the hip can lead to hip dysfunction and even osteonecrosis of the femoral head, traditional imaging examination can not predict and reflect the condition comprehensively and timely. The three-dimensional finite element model, using image data combined with finite element mechanics, can simulate the stress condition of the proximal femur in different scenes and build model so as to provide a scientific solution for the treatment. The modeling experiment of developmental dislocation of the hip shows that establishing abduction angle is 80°, femoral head on the surface stress increases obviously, acetabulum stress than bone tissue to yield maximum intensity of stress directly affects internal vascular blood flow of the femoral head, the femoral head is prone to necrosis and collapse, the abduction angle should not exceed 80° during treatment. Establishment of prediction model of osteonecrosis of the femoral head reveals when the angle limite central is over 25°, there would be stress concentration points at the edge of the acetabulum, cartilage compression, leading to osteonecrosis of the femoral head. Therefore, the correctional treatment should be based on the restoration of the angle limite central to radiological “normal” range. According to the clinical classification of patients in the “severe, moderate, mild” situation, the best correction angle limite central should follow the law from small to large, which can get a satisfactory therapeutic effect.

Key words： Developmental dysplasia of the hip Three-dimensional finite element Hip joint modeling Osteonecrosis of the femoral head Collapse of the femoral head Prediction

基金资助:国家卫生健康委“十三五”规划重点项目（NHFPC102018）。

作者简介: 宋志刚（1972-），男，副主任医师；研究方向：医学影像。

引用本文:

宋志刚. 三维有限元模型在发育性髋关节发育不良并发股骨头坏死中的应用[J]. 中国医药导报, 2021, 18(27): 43-46.
SONG Zhigang. Application of three-dimensional finite element model in the developmental dysplasia of the hip complicated by femoral head necrosis. 中国医药导报, 2021, 18(27): 43-46.

链接本文:

https://www.yiyaodaobao.com.cn/CN/ 或 https://www.yiyaodaobao.com.cn/CN/Y2021/V18/I27/43

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