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摘要目的：<br>　　反式肩关节假体的发明是为了弥补肩袖功能缺失，然而，反式肩关节假体的设计经常导致肩胛骨颈部和假体肱骨组件的聚乙烯（PE）衬垫之间的撞击。这种撞击被认为与肩胛骨切迹、PE 衬垫磨损和关节盂植入物松动有关。有时反式肩关节置换术后会发生PE衬垫的脱位，这会导致无法实现闭合复位的肩关节脱位。不过PE衬垫脱位的原因目前尚不清楚。在文献中以及我们的病例中都可以看到脱位的衬垫有固定结构的变形，我们怀疑这种变形和肱骨内收撞击有关。<br>　　为了验证这一假设，有必要观察内收撞击过程中的衬垫固定结构变形。然而，由于射线照相系统的精度限制和PE衬垫在X线片中的不可见性，很难通过射线照相捕捉固定结构的变形。不过，计算机模拟是研究这个问题的合适方法。近些年来有限元分析 (FEA) 越来越多地用于医学领域，特别是在骨科领域，使用这种技术，我们可以动态模拟衬垫和肩胛骨之间的撞击，并精确观察PE衬垫应力状态和变形程度。所以本研究选择 FEA 来研究内收撞击是否是导致这种爪形固定结构的假体衬垫脱位的原因之一。我们对肱骨内收时PE衬垫和肩胛骨之间的撞击进行了动态有限元模拟。同时，我们还提出了降低衬垫脱位发生率的解决方案。<br>　　方法：<br>　　首先使用志愿者的肩关节CT数据构建肩关节非均质骨模型。使用三维扫描仪对假体各部件进行扫描获得假体点云数据，然后进行逆向建模生成假体模型。在有经验的临床医生的指导下将假体模型和骨模型进行模拟手术装配。分别赋予假体和骨材料属性，其中骨的材料属性根据 CT 灰度值进行非均质赋值。之后利用动态 FEA 模拟重力作用下肱骨内收过程中PE衬垫与肩胛骨的撞击。测量和分析了固定爪的应力分布、变形程度 (DOD) 以及三种初始肱骨姿势（中立、30° 屈曲和 30° 伸展）下撞击部位的应力。除此还研究了衬垫材料弹性模量放大或者缩小10倍的影响。<br>　　结果：<br>　　网格敏感性分析结果表明1.0 mm的衬垫网格尺寸和2.0 mm的肩胛骨网格尺寸足够保证分析的精度。在中立初始位置时，衬垫撞击在肩胛骨颈部的前嵴和后嵴上，肩胛骨上的最大应力为120 MPa。衬垫上有两个撞击点，位于后内侧，撞击点的最大应力为145.7 MPa。在30°屈曲初始位置时，撞击点是肩胛骨颈部前嵴和衬垫的后内侧。肩胛骨和衬垫上的最大应力分别为125.4 MPa和152.9 MPa。在30°伸展初始位置时，撞击点是肩胛骨颈部后嵴和衬垫的内侧。肩胛骨颈部和衬垫的最大应力分别为160.7 MPa和211.3 MPa。当垫片的弹性模量放大10倍时，肩胛骨和衬垫上的撞击点的最大应力分别为155.6 MPa和 338.1 MPa。当垫片和弹性模量缩小10倍时，肩胛骨和衬垫上的撞击点的最大应力分别为37.9 MPa和42.1 MPa。<br>　　固定爪的最大主应力 (Maximum principal stress，MPS) 结果最大为7.7 MPa。在一些固定爪与内衬的连接区域，可以观察到内侧的压应力和外侧的拉应力，表明固定爪趋于向中心方向变形。当垫片的弹性模量放大或缩小10倍时，MPS的最大值分别为11.9 MPa和5.5 MPa。三个初始肱骨位置（中立、30° 屈曲和 30° 伸展）的最大 DOD 结果分别为 3.6%、2.8% 和 3.5%。当衬里的弹性模量增加和减少 10 倍时，中立初始肱骨位置时的最大 DOD 结果分别为 0.51% 和 11.4%。<br>　　结论：<br>　　肱骨内收撞击可导致PE衬垫的固定结构变形，这可能是衬垫脱位的原因之一。衬垫材料弹性模量的增加有助于减少固定结构的变形。