全髋关节置换术是治疗患者髋关节失效的手段之一。目前全髋关节置换术的关注重点是金属股骨柄假体与宿主骨之间的刚度不适配造成骨的应力遮挡现象^[1]。Wolff定律指出，骨组织会在载荷大的部位形成骨，载荷小的部位骨质吸收^[2]；应力遮挡现象会造成骨组织萎缩及功能性退化。本研究基于骨小梁结构特点建立股骨柄假体生物力学仿真模型，并与传统实体结构和圆孔结构股骨柄设计模型对比，探讨3种假体模型的生物力学性能。

本文设计了实体结构假体、圆孔结构假体和骨小梁结构股骨柄假体3种模型。将假体模型统一进行四面体有限元单元划分，定义材料为Ti-6Al-4V合金，弹性模量110 GPa，骨小梁结构弹性模量37 GPa，泊松比均为0.3^[3]。在有限元软件Abaqus 6.14(法国Simulia公司)中模拟了体重60 kg患者，双足站立和单足站立两个日常运动状态。将股骨柄远端完全固定，以股骨头的球心作为参考点与股骨头耦合^[4]，施加300 N沿Z轴向下的载荷。

模拟人体双腿站立状态下，假体应力集中部位主要分布于股骨颈部和股骨柄远端内外两侧，最大Mises应力值由大至小依次为实体结构(101.117 mPa)、圆孔结构(97.885 mPa)、骨小梁结构(91.841 mPa)，且骨小梁结构设计假体的应力分布更加均匀。而从位移情况来看，位移值由大到小依次为骨小梁股骨柄(0.655 mm)、圆孔设计假体(0.616 mm)实体设计假体(0.501 mm)。实体设计与圆孔设计股骨柄的应力主要集中于柄外部，比较之下骨小梁股骨柄的应力分布更为均匀，无应力集中现象的出现。

无论在何种运动状态，骨小梁结构设计均可以使假体在植入患者体内后有着较好载荷传递效果，应力的分布也更加均匀，降低应力遮挡效应，避免造成骨吸收和假体松动^[5]。

本研究建立3种不同结构设计的股骨柄假体有限元模型并进行模拟分析，结果显示骨小梁结构假体在载荷作用下应力分布更加均匀，载荷传递效果优于其他两种结构设计假体。