论文部分内容阅读
目的:初步建立正常中国成年男性膝关节三维有限元模型,并在该模型基础上对膝关节后交叉韧带(posterior cruciate ligament,PCL)进行有关生物力学分析,以验证模型的有效性并分析后交叉韧带的生物力学作用。
方法:选取一名正常成年男性的膝关节经SCT扫描获取计算机断层扫描图像 数据,使用图象处理软件Able Software 3D-Doetor,Geomagic Studio和有限元处理软件ABAQOUS/STANDARD建立正常膝关节三维有限元模型。设定边界条件,在模型上加载垂直载荷和胫骨后向载荷,对完整的膝关节和去除后交叉韧带的膝关节分别进行不同屈膝角度的生物力学分析。
结果:初步建立了正常中国成年男性膝关节三维有限元模型,在模型上进行生物力学分析发现:去除后交叉韧带胫骨后向位移明显增加;后交叉韧带承担了大部分施加于胫骨的后向负荷;去除后交叉韧带,膝关节内如关节软骨、半月板等结构应力增高。
结论:1.通过断层扫描影象学技术可以获取活体组织、器官轮廓的几何资料,进而能建立其三维有限元模型。此方法在建立骨组织及其附属结构时适用;
2.本研究初步建立的人膝关节三维有限元模型具有良好的解剖形态,能较为准确的反映膝关节各解剖结构的生物力学特性,为膝关节运动学和生物力学的基础及临床研究提供了平台;
3.后交叉韧带是维持膝关节稳定性和运动功能的重要结构,其主要制约作用是限制胫骨后向移位,随着膝关节屈曲角度增加其制约作用更为显著。
4.后交叉韧带损伤后膝关节内结构生物力学发生改变,增加了关节软骨、半月板及其余韧带的应力。