髕股關(guān)節(jié)紊亂關(guān)節(jié)鏡手術(shù)干預(yù)對(duì)髕股關(guān)節(jié)生物力學(xué)改變的三維有限元分析.pdf

1、目的:通過收集髕股關(guān)節(jié)紊亂患者的關(guān)節(jié)鏡手術(shù)干預(yù)前后的膝關(guān)節(jié)CT及MRI掃描圖像，利用MIMICS三維重建及ABAQUS三維有限元軟件，建立髕股關(guān)節(jié)紊亂患者的術(shù)前、術(shù)后髕股關(guān)節(jié)三維有限元模型。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算并對(duì)比分析關(guān)節(jié)鏡手術(shù)干預(yù)前后髕股關(guān)節(jié)接觸面積與接觸壓力的應(yīng)力分布的變化情況，從而全面了解外側(cè)髕骨支持帶松解、內(nèi)側(cè)髕骨支持帶緊縮手術(shù)方法對(duì)髕股關(guān)節(jié)的生物力學(xué)改變的影響，為恢復(fù)髕股關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的重要性進(jìn)一步提供理論依據(jù)。
　　方法:

2、1.通過對(duì)確診的髕股關(guān)節(jié)紊亂患者行膝關(guān)節(jié)鏡下外側(cè)髕骨支持帶松解、內(nèi)側(cè)髕骨支持帶緊縮手術(shù)，收集通過西門子Emotion6螺旋CT機(jī)及西門子Avanto1.5T超導(dǎo)磁共振儀對(duì)患者術(shù)前、術(shù)后的膝關(guān)節(jié)分別掃描獲取膝關(guān)節(jié)CT及MRI圖像，并將獲得的CT及MRI圖像以DICOM格式保存?zhèn)溆谩?.將保存為DICOM格式的術(shù)前、術(shù)后CT及MRI圖像分別導(dǎo)入MIMICS軟件中獲取骨骼、韌帶、關(guān)節(jié)軟骨層的邊界;導(dǎo)入Magics模塊后行蒙罩分割，再對(duì)該模型進(jìn)

3、行網(wǎng)格化等，最終生成術(shù)前、術(shù)后髕股關(guān)節(jié)三維有限元模型;然后，將建好的模型分別導(dǎo)入ABAQUS有限元分析軟件中，對(duì)術(shù)前、術(shù)后的髕股關(guān)節(jié)三維有限元模型施加200N載荷下模擬膝關(guān)節(jié)屈曲(30°，60°，90°，120°)后的生物力學(xué)變化進(jìn)行計(jì)算并比較分析。
　　結(jié)果:成功建立了髕股關(guān)節(jié)紊亂患者關(guān)節(jié)鏡手術(shù)干預(yù)前后的髕股關(guān)節(jié)三維有限元模型并對(duì)其進(jìn)行了生物力學(xué)分析，結(jié)果顯示:在加載200N載荷下關(guān)節(jié)鏡手術(shù)干預(yù)前后模型在屈曲(30°，60°，9

4、0°，120°)時(shí)髕股關(guān)節(jié)的接觸面積術(shù)后組(526.9mm2、696.8mm2、504.8mm2、307.7mm2)較術(shù)前組(55.98 mm2、293.8 mm2、206mm2、118.5mm2)明顯增大，髕股關(guān)節(jié)最大應(yīng)力值術(shù)后組(1.687MPa，1.809MPa，1.418 MPa，9.325 MPa)較術(shù)前組(2.072 MPa，3.418 MPa，3.248 MPa，10.86 MPa)明顯減小，髕股關(guān)節(jié)最大應(yīng)變術(shù)后組(0.0

5、065，0.0016，0.0017，0.0174)較術(shù)前組(0.0063，0.0047，0.0061，0.0186)變小，綜合分析以上三組數(shù)據(jù)提示髕股關(guān)節(jié)紊亂患者行關(guān)節(jié)鏡手術(shù)干預(yù)后其髕股關(guān)節(jié)生物力學(xué)環(huán)境得到了改善。
　　結(jié)論:1.首次通過結(jié)合髕股關(guān)節(jié)紊亂患者的膝關(guān)節(jié)CT及MRI的圖像，運(yùn)用MIMICS建模軟件及ABAQUS三維有限元軟件成功建立了髕股關(guān)節(jié)紊亂患者關(guān)節(jié)鏡手術(shù)干預(yù)前后的髕股關(guān)節(jié)三維有限元模型，并分別對(duì)其髕股關(guān)節(jié)的接觸面