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目的用可视化人体数据库集,采用三维有限元的方法,建立包含骨、软骨及盂唇结构的正常髋关节及不同类型FAI三维有限元模型,通过模拟行走,单、双腿站立,坐下、起立和上、下楼等不同日常活动力学加载条件,观察髋关节软骨及盂唇的应力分布,以寻找FAI上述结构损伤的直接力学依据,并探讨FAI不同日常活动状态下盂唇及软骨损伤的风险,进而推测其与髋关节退变的关系。研究内容及方法用逆向工程技术构建正常髋关节及FAI三维有限元模型,利用有限元力学ABAQUS系统,分析髋关节软骨和盂唇的应力分布。①基于中国可视人数据集正常及FAI髋关节三维实体模型的构建:获取可视化人体数据库中完整髋关节及骨盆图像,导入AutoCAD2004后,准确进行骨、软骨及盂唇的轮廓提取,导出AutoCAD轮廓文件。在正常髋关节轮廓文件中,根据设定提取FAI的Cam及Pincer型轮廓曲线并保存。按可视化人体数据库图像纵轴间距确定图像Z轴,导入Solidwork中逐一精细添加引导线,准确构建正常及FAI不同类型三维实体模型,以Solidworks part文件导出上述三维实体模型。②正常髋关节及FAI三维有限元模型构建与应力分析:将上述三维实体模型导入ABAQUS分析软件中,确定骨、软骨及盂唇材料属性,修饰尖锐边缘后对不同实体进行网格划分。网格划分完毕的实体定义相对空间位置予以组装,定义接触条件为非线性有摩擦接触(摩擦系数为0.001罚函数摩擦)。按照文献测定的行走,单、双腿站立,坐下、起立和上、下楼等不同日常活动力学加载条件后,计算分析不同加载条件下髋关节软骨及盂唇的应力分布。结果用中国可视化人体数据集,通过平滑实体相减构建法,准确构建出包含髋关节骨、软骨及盂唇完整结构的三维实体及有限元应力分析模型。①模拟完整步态周期及单、双腿交替站立过程中,不同FAI髋关节在髋臼、股骨头软骨的Von Mises应力分布与正常髋关节接近,无明显过度集中区域,盂唇部位无应力集中。②上、下楼加载中,不同FAI髋关节在模拟合力峰值及下楼最大屈髋位加载时,髋臼、股骨头软骨的Von Mises应力分布与正常髋关节接近,盂唇部位无应力集中。Cam型及混合型FAI髋关节上楼最大屈髋位时盂唇外上缘部位出现应力集中分布区域,峰值Cam型为1.61Mpa,混合型为1.92 Mpa,两者对应的髋臼软骨应力峰值分别为2.77Mpa和2.88 Mpa。③坐下、起立加载中,Pincer型、Cam型及混合型FAI髋关节在模拟合力峰值加载时,髋臼、股骨头软骨的Von Mises应力分布与正常髋关节接近,盂唇部位无应力集中分布。但在最大屈髋位加载条件下,髋臼软骨应力分布明显减小,应力主要集中在前侧及外侧盂唇,其峰值(坐下和起立相)分别为:Pincer型峰值为3.33Mpa和3.74Mpa,Cam型为3.5Mpa和4.0Mpa,混合型为5.77Mpa和6.20Mpa。Pincer型及混合型FAI股骨头软骨应力集中于前部较小区域。Cam型则应力集中于前侧增生部位,范围与头颈联合部增生位置接近一致。结论①利用中国可视化人体数据集,通过平滑实体相减构建法,能准确构建包含髋关节完整结构的三维实体及有限元应力分析模型,并避免了其它构建方法无盂唇结构的缺陷。②正常行走及单、双腿站立及下楼活动中,不同FAI髋关节的应力分布和正常髋关节接近。上楼最大屈髋位时,Cam型及混合型FAI髋关节的盂唇外上缘部位出现应力集中分布区域,但并非应力主要集中区域。③坐下、起立最大屈髋位时,三种FAI髋关节髋臼应力主要集中分布区域均位于前侧及外侧盂唇,尤其混合型,髋臼软骨几乎无应力集中分布区域,提示前方明显撞击的杠杆作用导致股骨头轻度半脱位。④上述结果无疑为FAI髋关节在上楼和坐下、起立活动时,因撞击导致应力分布异常而产生盂唇和软骨慢性磨损的可能性提供力学依据,为FAI引起盂唇及软骨磨损继而诱发OA的理论奠定基础。