為了減緩因末期骨關節炎或是其他嚴重的髖關節病變所引起的關節疼痛以及行動力的喪失，全髖關節置換術(THA)已被公認為是醫學史上最成功的侵入手術之一，美國每年有超過25萬的病例，但THA也有失敗的時候。 傳統THA的髖臼杯因其使用年限以及日積月累地使用，產生出來的磨耗碎片會在患者身上出現負面影響。四年前發展出來的氧化鋁陶瓷，陶瓷對陶瓷的軸承有著高壓縮強度與低磨耗之優點，但材料本身的脆性破壞卻是一個嚴重的問題。到目前為止，對於股骨頸與內襯之撞擊容易導致破裂，臨床上已有豐富資料，但鮮少有量化的數據，所以愛荷華大學與SIMULIA合作，針對髖臼杯之設計與放置方向，以XFEM的技術來評估破壞風險與裂縫擴散。 穩定關節用的髖關節囊採非等向性纖維、超彈性材料模擬，考慮不同的杯唇原角半徑與杯的前傾角度，以Explicit分析模擬撞擊；而撞擊和進出的部位則用Standard的XFEM，破壞初始條件設為最大主應力300MPa，破壞發展機制採Power-law模式。 結果顯示，破壞發生在進出的區域，與放置角度、杯唇原角半徑有密切的關係。高傾角、尖銳的杯唇大幅提高破壞的風險。未來XFEM的技術可被用於THA的設計與手術規劃，以降低THA失敗的機率。 下載PDF