【摘 要】
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目的:利用有限元分析研究不同胫骨隧道角度对解剖单束前交叉韧带重建后胫骨隧道内口周围应力分布的影响,从生物力学角度寻找最优隧道角度,并探讨应力重分布与隧道扩大的关系。方法:招募一名健康男性志愿者,获取其左膝关节伸直位核磁共振（magnetic resonance,MR,1.5T）和计算机断层摄影（computed tomography,CT）影像数据,用Mimics 21、Geomagic 2017
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目的:利用有限元分析研究不同胫骨隧道角度对解剖单束前交叉韧带重建后胫骨隧道内口周围应力分布的影响,从生物力学角度寻找最优隧道角度,并探讨应力重分布与隧道扩大的关系。方法:招募一名健康男性志愿者,获取其左膝关节伸直位核磁共振（magnetic resonance,MR,1.5T）和计算机断层摄影（computed tomography,CT）影像数据,用Mimics 21、Geomagic 2017、Solidworks 2018软件构建膝关节三维模型并模拟ACL解剖单束重建。然后用ANSYS 2020R2软件进行模型的有限元分析。将胫骨隧道在矢状位的角度分别设置为45°、50°、55°、60°和65°,横向角固定为25°,隧道的位置选择在解剖足印区的中心。对胫骨分别施加以下四种应力:（a）来自股骨的轴向应力、（b）外翻应力、（c）内旋应力和（d）以上三者的复合应力,分析胫骨平台隧道口周围的应力重分布情况。本研究引入了应力变化百分比Δ（Δ=（σr-σi）/σi×100%,其中σr为ACL重建后的隧道内口应力,σi为正常膝关节的隧道内口应力）即应力增大或减小的百分数,来量化应力重分布,更好的表示高、低应力区的应力变化趋势。结果:1、ACL重建术后胫骨隧道关节内口周围发生了明显的应力重新分布。在轴向和复合应力作用下,隧道口前、后部应力增大,而外侧和内侧应力减小。在外翻和内旋应力作用下,隧道口的前内侧区应力增大,而后侧和外侧应力减小。2、胫骨隧道角度对应力重分布的影响:在轴向和复合应力作用下,（a）隧道口前部的Δ随隧道角度的增大而减小,但当隧道角度大于55°时,Δ减小的幅度明显变小。（b）隧道口后部的Δ随隧道角度的增大而增大,当隧道角度大于60°时,Δ增大的幅度明显减小。（c）在隧道开口处,最大应力始终出现在隧道口前部,且均随隧道角度的增大而减小;在外翻应力和内旋应力作用下,（d）隧道口前内侧的Δ随隧道角度的增大而减小,当隧道角度在55°～60°时,Δ减小的幅度明显变小。（e）而隧道口后部和外侧的Δ随角度变化不大。3、胫骨隧道角度对应力重分布面积的影响:在所有应力条件下,Δ≥100%的面积随着隧道角度的增大而减小,当隧道角度大于55°时,Δ≥100%的区域的面积减小幅度变小;在轴向和复合应力作用下,Δ≤-30%的面积大体趋势是随隧道角度的增大而减小;在外翻和内旋应力作用下,Δ≤-30%的面积变化趋势在隧道角度为55°时出现了由增加到降低的转折。结论:本研究量化了不同胫骨隧道角度重建前交叉韧带后胫骨隧道关节内口附近的应力分布,当隧道角度在55°～60°之间时,可以较大程度的缓解隧道口周围应力的不均匀分布,这种不均匀的应力分布与隧道扩大具有一定的相关性。对临床手术技术的改进具有一定的指导意义。
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