目的:胫骨假体的轴位旋转对于单髁置换术后膝关节功能和假体寿命有明显的影响,然而其适合安放角度研究较少。本研究通过膝关节影像数据重建活动平台单髁膝关节三维有限元模型,建立不同胫骨假体轴位旋转角度的单髁膝关节模型,研究不同胫骨假体轴位旋转对膝关节生物力学和运动学的影响,寻找适合的胫骨假体轴位安放角度。方法:对1名健康成年男性进行薄层CT和MRI扫描,将扫描后的CT和MRI数据导入Mimics 21.0中进行影像数据处理并重建膝关节骨骼和软组织的三维模型。将膝关节各结构的模型导入NX 10.0中进行装配得到正常膝关节三维模型。以内外侧胫骨平台后缘皮质切线的垂线为参考,采用计算机模拟不同旋转角度进行胫骨矢状截骨以及其他标准截骨操作,接着将单髁假体装配于完成截骨的膝关节模型上,获得从外旋9°至内旋9°的7个胫骨假体轴位旋转角度的单髁置换术后膝关节三维实体模型。分别将模型导入Abaqus6.14软件中进行材料赋值、单元格类型设置、网格划分、载荷施加及接触设置。设置股骨内外髁的中点为参考点,于该点施加垂直于地面向下的集中力500N模拟重力。对膝关节施加400N的股直肌力,股直肌的作用方向沿平行于股骨干方向,指向股直肌起点。约束胫骨的的自由度,股骨在所施加的股直肌力的控制下,相对胫骨进行全自由度运动。对所有模型进行仿真分析,计算所有模型中骨骼和假体的峰值Von Mises应力和位移情况。约束股骨的自由度,设置胫骨内外髁中点为参考点,分别施加132N向前或向后的集中力于胫骨参考点,模拟胫骨的前、后抽屉实验。通过有限元仿真计算胫骨的位移距离与体外实验数据相比较。结果:本研究建立的仿真单髁置换三维有限元模型与既往生物力学实验结果相比较,具有可比性,可以用于研究单髁置换术后膝关节生物力学和运动学。对于从外旋9°至内旋9°的7个胫骨假体轴位旋转角度的单髁置换三维有限元模型,当胫骨假体外旋3°时聚乙烯垫片的接触应力最小,增加或减少轴位旋转都导致聚乙烯垫片接触应力增加,加速聚乙烯垫片磨损从而影响假体的生存寿命。在前后方向上,股骨假体的移动距离在胫骨假体轴位外旋9°时后移距离最小,为7.1 mm。在内外方向上,股骨假体的移动距离在胫骨假体轴位外旋3°时内移距离最小,为2.3 mm。胫骨假体过度外旋或者内旋引起股骨假体后移减少和外移增加,说明胫骨假体轴位旋转影响膝关节正常屈伸过程,在胫骨假体外旋3°时对膝关节运动学影响最小。胫骨内侧皮质骨峰值VonMises应力在胫骨假体旋转中立位时最小,当外旋超过6°和内旋超过6°时内侧皮质骨峰值VonMises应力明显增大。这可能是术后膝关节不明原因疼痛和假体无菌性松动的原因。结论:活动平台单髁置换术后的生物力学和运动学受到胫骨假体轴位旋转的影响。胫骨假体轴位旋转在中立位至外旋3°之间可获得更好的生物力学和运动学表现,是合适的胫骨假体轴位旋转位置,可能减少UKA术后聚乙烯垫片磨损、胫骨假体松动和不明原因术后膝关节疼痛等并发症,可望提高UKA术后治疗效果,延长活动平台UKA假体的生存寿命。