本文以国家自然科学基金“高屈曲人工膝关节的高屈曲稳定性机制研究(31370999)”为支撑,研究人体膝关节TKA后关节线高度对人工膝力学特性影响。分析人体膝关节全膝关节置换术(TKA)后关节线高度对人工髌股和胫股关节力学特性的影响,确定TKA后合适的关节线高度变化范围,为临床研究提供帮助。利用CT和磁共振图像扫描获得膝关节相关数据,从而建立全膝关节三维几何模型,模拟TKA手术,并结合文献研究数据,定义膝关节各骨组织及软组织的材料属性、相应载荷、边界条件等。以正常膝关节线为标准零位,并以高度每变化1mm为一组,在关节线高度范围-4mm~+6mm内,共建立11组TKA后有限元模型。对负重状态下的膝关节下蹲运动过程进行动态有限元分析,分析TKA后人工膝关节线高度变化对髌股关节、胫股关节力学特性的影响。在整个下蹲运动过程中,胫股和髌股关节的接触应力的整体趋势随屈曲角度的增加而增加。通过分析其运动趋势可知,对于人工髌股关节和胫股关节,TKA后合适的关节线高度变化区间分别为-1mm~+3mm和-1mm~+5mm。当膝关节线高度高于这个范围时,将导致髌股和胫股关节局部接触应力幅值波动明显,聚乙烯假体磨损加剧;当膝关节线高度低于这个范围,将导致软组织约束不足,增加胫股关节脱位的风险。当选择的人工膝假体型号偏小时,临床需要保持TKA后关节线高度变化位于-1mm~+3mm的区间,以便降低局部应力峰值,延长超高分子聚乙烯假体的寿命,维持软组织锁紧机制,降低胫股关节脱位的风险。