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目的重建膝关节三维模型,通过有限元分析法(Finite Element Analysis,FEA)评估分析PCL支架半月板替代物在膝关节中的生物力学变化。方法通过MRI扫描志愿者膝关节获取平面图像数据,利用Mimics建立包括股骨、胫骨、腓骨、股骨髁及胫骨平台关节软骨、内外侧半月板、韧带在内的完整膝关节三维几何模型,通过Abaqus进行模型离散,赋予材料属性、边界设定及负荷加载建立膝关节三维有限元模型,通过计算胫骨平台的接触面积与既往文献对比验证模型有效性。通过生物力学测试机测试PCL材料属性,PCL材料属性数值替换有限元模型中的半月板材料属性,建立PCL半月板的模型,计算在1400N股骨轴向压力下的半月板位移和接触压力变化。通过删除正常膝关节内侧半月板单元和节点,建立内侧半月板切除术后的膝关节三维有限元模型。计算和对比分析在1400N股骨轴向垂直压力下三种膝关节模型在股骨髁关节软骨和胫骨平台关节软骨的压缩应力变化。结果建立了包括股骨、胫骨、腓骨、股骨髁及胫骨平台关节软骨、内外侧半月板、韧带在内的完整膝关节三维有限元模型,在200N、400N、700N股骨轴向压力下计算胫骨平台关节接触面积与既往文献对比验证模型有效。在1400N股骨轴向压缩载荷下健康膝关节模型内外、侧半月板位移为0.83mm和1.76mm,PCL模型内、外侧半月板位移为1.15mm和2.20mm,健康膝关节模型胫骨平台和股骨髁关节软骨的最大接触压力分别为4.20MPa和4.14MPa,在PCL半月板模型胫骨平台和股骨髁关节软骨最大接触压力增加为4.63MPa和4.55MPa。在健康膝关节内、外侧胫骨平台关节软骨最大压缩应力分别为2.5MPa和1.7MPa,在内、外侧股骨髁关节软骨最大压缩应力分别为2.7Mpa和2.1Mpa。在内侧半月板完整切除模型中,内、外侧胫骨平台关节软骨最大压缩应力分别为9.0MPa和7.0MPa,分别较健康模型增长260.0%和311.7%,内、外侧股骨髁关节软骨最大压缩应力分别为8.5Mpa和7.8Mpa。分别较健康模型增长214.8%和271.4%。而当将内侧半月板替换为PCL的模型中,内、外侧胫骨平台关节软骨最大压缩应力分别为2.7MPa和1.8MPa,分别较健康模型增长8.0%和5.9%。内、外侧股骨髁关节软骨最大压缩应力分别为3.0Mpa和2.2Mpa。分别较健康模型增长11.1%和4.8%。结论PCL材料支架在膝关节三维有限元模型中可达到具有较好的生物力学能力,并且能够大大降低半月板切除后股骨髁及胫骨平台关节软骨的应力,可达到保护关节软骨的目的,为PCL组织工程半月板的进一步研究提供了生物力学依据。