5-1 結果討論
本研究是探討三維股骨有限元素模型重建方法，以及經由有限元 素法進行分析當球頭受到一個作用力的狀態下，不同的楊氏係數之完 整股骨其應力應變分佈的影響，以及比較若移植上無股骨柄人工髖關 節時，其應力分佈及應變分佈的變化情形，結果可以整理出以下的情 形：
1. 在應力變化方面，股骨的應力都集中在骨幹到小轉子的位 置，這或許是從球頭頂端施加一作用力的關係才會得到如此 結果。
2. 在完整股骨方面，則使用不同的楊氏係數來分析，由應力分 佈的趨勢來觀察，可以知道常數的楊氏係數會小於擷取亮點 方式轉換的楊氏係數，此結果可以作為日後探討之依據；而 應變方面，由於模組一所設定楊氏係數為常數的關係，因此 應變在緻密骨的地方是非常的小，在海綿骨的部分則比較明 顯，因此可以確定模組一所設定的楊氏係數，確實是很粗糙
的一種假設。
3. 取完整股骨的內側及外側每一層之節點做分析比較，可以得 到某種程度之結果。在內側應力的比較方面，模組二小於模 組一，但是在外側應力的比較上則變成模組二大於模組一；
在內側應變方面，由於模組一所設定的楊氏係數差距頗大，
因此在緻密骨部分較難比較，所以只比較海綿骨的部分，因 此模組一大於模組二，而在外側應變上也一樣是模組一大於 模組二。
4. 當移植上無股骨柄人工關節時，在骨釘插入的地方會有少部 分的應力集中現象，而這部分是未來所必需要改善的，至於 先前所提到的髖臼杯罩體及股骨之間的限制條件方面，如果 在切除股骨頭的時候稍微注意過切的情形，則過切現象已經 不太有可能發生，而髖臼杯及股骨之間就比較不會有空隙發 生，也是需要改進的地方。
5. 取模組三及模組一及模組二的內外側應力來做比對，可以發 現到不論是內側或是外側，模組三的應力分佈在骨幹部分和 模組一及模組二的應力其實都是差不多的，這說明了無股骨 柄之人工髖關節的確是有效的排除了應力遮蔽效應。至於在 應變方面，以海綿骨內側應變而言則是模組三大於模組一大
於模組二，而海綿骨外側應變方面則是模組二最小，模組三 與模組一大小差不多。此外在模組三靠近骨釘插入的地方，
則有一點較明顯的應力遮蔽效應出現。
6. 本三維股骨之有限元素模型重建的程式，亦可以應用在其他 的骨骼有限元素模型之重建，若能將所撰寫程式的平台加以 整合成一個平台將會更好，如此便可以避免平台之間轉換所 可能發生之誤差或是困難。
7. 將電腦斷層掃描圖之格式轉換成一般電腦可接受之圖檔格式 的過程中，經由線性方式轉換其亮度值會產生不可避免的誤 差，若能直接從電腦斷層掃描圖中直接獲取亮度資訊，將可 改善結果之精確度。
因此總結以上的討論及結果，可以發現在三維股骨有限元素模型 的重建過程方面，不連續及不良元素的產生是無可避免的，不過的確 是一個快速且便捷的重建過程，而現階段所要改進的地方就是將程式 介面再加以簡易化及靈活化，以方便配合其他的骨骼模型。
至於在股骨的應力分析方面，當無股骨柄人工髖關節植入之後，
其內外兩側的應力分佈已經趨進於完整股骨的應力分佈，至於骨釘附 近會產生小區域的應力集中現象，則是進一步所要討論的。
5-2 未來展望
無股骨柄人工髖關節沒有應力遮蔽現象，因此對於患者而言，無 疑是一大福音，相對的復原能力也相對的提昇，因為設計簡便，因此 讓手術更容易的進行，而髖臼杯上面增加了多孔性披覆處理，則是讓 骨頭能夠藉此生長加以固定，如此看來在固定方面就不會只依靠三根 骨釘在支撐了，對人體力學結構上而言是有相當的幫助。若將觀點向 後延續，可以在患者移植上無股骨柄人工髖關節之後，進行臨床的評 估以及對患者做長期的追蹤，觀察人工關節植入之後的效果。至於在 實驗方面，可以做一些測試，再將測試的結果與分析的結果互相做比 對，以便更近一步之評估及改善。而在未來後續的改善方面，可以從 多方面著手來進行改善，例如加強實驗驗證的方面、建立模型上的改 進、限制條件的探討，以及 CT圖亮度的直接獲取等問題，這些都是 可以繼續改善的，相信未來醫療儀器的改良，必定會提昇現階段的醫 療品質及技術的。
參考文獻
1. 徐淑媛，”彩色圖解人體解剖與生理學”，麥格羅希爾，2000。 2. 韓毅雄，”骨骼肌肉系統之生物力學”，華杏出版社，1993。 3. W.A.M. Brekelmans, H.W. Poort, T.J.J.H. Slooff, “A New Method to
Analyses the Mechanical Behavior of Skeletal Parts”, Acta Orthopaedica Scandinavica, Vol. 43, pp. 301 ~ 317, 1972.
4. H.W.J. Huiskes and E.Y.S. Chao, “A Survey of Finite Element Analysis in Orthopedic Biomechanics: The First Decade”, Journal of Biomechanics, Vol. 16, pp. 385 ~ 409, 1983.
5. Kelly J. Baker, Thomas D. Brown and Richard A. Brand, “A Finite-Element Analysis of the Effects of Intertrochanteric Osteotomy on Stresses in Femoral Head Osteonecrosis”, Clinical Orthopaedics and Related Research, Num. 249, pp. 183 ~ 198, 1989.
6. Timothy P. Harrigan and William H. Harris, “A Finite Element Study of the Effect of Diametral Interface Gaps on the Contact Areas and Pressures in Uncemented Cylindrical Femoral Total Hip Components”, Journal of Biomechanics, Vol. 24, pp. 87 ~ 91, 1991.
7. Timothy P. Harrigan and William H. Harris, “ A Three-Dimensional Non-Linear Finite Element Study of the Effect of Cement-Prosthesis Debonding in Cemented Femoral Total Hip Components”, Journal of Biomechanics, Vol. 24, pp. 1047 ~ 1058, 1991.
8. E.J. Cheal, J.A. Hipp and W.C. Hayes, “Evaluation of Finite Element Analysis for Prediction of the Strength Reduction Due to Metastatic Lesions in the Femoral Neck”, Journal of Biomechanics, Vol. 26, pp.
251 ~ 264, 1993.
9. B. van Rietbergen, H. Weinans, H.W.J. Huiskes, A. Odgaard, “A new method to Determine Trabecular Bone Elastic Properties and Loading Using Micromechanical Finite-Element Models”, Journal of Biomechanics, Vol. 28, pp. 69 ~ 81, 1995.
10. R. Müller and P. Rüegsegger, “Three-Dimensional Finite Element modeling of Non-Invasively Assessed Trabecular Bone Structures”, Medical Engineering & Physics, Vol. 17, pp. 126 ~ 133, 1995.
and Strain distribution Within the Intact Femur: Compression or Bending? ”, Medical Engineering & Physics, Vol. 18, pp. 122 ~ 131, 1996.
12. Cinzia Zannoni, Raffaella Mantovani and Varco Viceconti, “Material Properties Assignment to Finite Element Models of Bone Structures:
A new Method”, Medical Engineering & Physics, Vol. 20, pp. 735 ~ 740, 1998.
13. 洪建中，”海綿骨之結構重建及有限元素分析”, 國立臺灣大學碩 士論文，1994。
14. Thomas A. Gruen, Gregory M. McNeice and Harlan C. Amstutz, “ ” Modes of Failure” of Cemented Stem-Type Femoral Components”, Clinical Orthopaedics and Related Research, Num, 141, pp. 17 ~ 27, 1979.
15. A.R. Penix, S.D. Cook, H.B. Skinner, A.M. Weinstein and R.J.
Haddad, “Femoral Head Stresses Following Cortical Bone Grafting for Aseptic Necrosis”, Clinical Orthopaedics and Related Research, Num. 173, pp. 159 ~ 165, 1983.
16. Rik Huiskes, Harrie Weinans and Bert van Rietbergen, “ The Relationship Between Stress Shielding and Bone Resorption Around Total Hip Stems and the Effects of Materials”, Clinical Orthopaedics and Related Research, Num. 274, pp. 124 ~ 134, 1992.
17. C.J. Wang, A.L. Yettram, M.S. Yao and P. Procter, “Finite Element Analysis of A Gamma Nail with A Fractured Femur”, Medical Engineering & Physics, Vol. 20, pp. 677 ~ 683, 1998.
18. Makarand G. Joshi, Suresh G. Advani, Freeman Miller and Michael H.
Santare, “Analysis of a Femoral Hip Prosthesis Designed to Reduce Stress Shielding”, Journal of Biomechanics, Vol. 33, pp. 1655 ~ 1662, 2000.
19. 龔耀春，”海綿質骨骼螺旋釘拔出試驗及有限元素分析” ，國立中 央大學碩士論文，1993。
20. 陳精一，蔡國忠，”電腦輔助工程分析-ANSYS 使用指南”，全華 科技書股份有限公司，2000。
21. 陳精一，”ANSYS 6.0 電腦輔助工程分析”，全華科技書股份有限 公司，2002。
22. E. Sim, W. Freimuller and T.J. Reiter, “Finite Element Analysis of The Stress Distributions in The Proximal End of The Femur After Stabilization of A Pertrochanteric Model Fracture: A Comparison of Two Implants”, Injury, Vol. 26, pp. 445 ~ 449, 1995.
23. Tony M. Keaveny, X. Edward Guo, Edward F. Wachtel, Thomas A.
Mcmahon and Wilson C. Hayes, “Trabecular Bone Exhibts Fully Linear Elastic Behavior and Yields at Low Strains”, Journal of Biomechanics, Vol. 27, pp. 1127 ~ 1136, 1994.
24. J.A. Simões, M.A. Vaz, S. Blatcher and M. Taylor, “Influence of Head Constraint and Muscle Forces on the Strain Distribution Within the Intact Femur”, Medical Engineering & Physics, Vol. 22, pp. 453 ~ 459, 2000.
25. L.H. Keyak, S.A. Rossi, K.A. Jones, C.M. Les, H.B. Skinner,
“Prediction of Fracture Location in the Proximal Using Finite Element Models”, Medical Engineering & Physics, Vol. 23, pp. 657 ~ 664, 2001.
26. J. Stolk, N. Verdonschot, L. Cristofolini, A. Toni and R. Huiskes,
“Finite Element and Experimental models of Cemented Hip Joint Reconstructions can Produce Similar Bone and Cement Strains in Pre-Clinical Tests”, Journal of Biomechanics, Vol. 35, pp. 499 ~ 510, 2002.
27. 劉育良，”無股骨柄式人工髖關節之有限元素分析”，私立中原大 學碩士論文，2001。
28. 潘宗呈，”全人工髖關節植入後之介面應力分析”，國立成功大學 碩士論文，2000。
29. 林貴福，”人體解剖生理概論”，銀禾文化事業公司，1999。 30. 林峻立，”全人工髖關節系統之三維網格建立法”，國立成功大學