踝關(guān)節(jié)及周圍韌帶三維有限元模型的建立與分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、目的:(1)應用ANSYS軟件建立人體踝關(guān)節(jié)及周圍韌帶有限元模型。(2)對模型進行加載運算,將計算結(jié)果與國外文獻實驗結(jié)果進行對比,驗證模型的有效性。模擬分析正常人行走時距骨的應力分布情況。
   方法:(1)選取一無病理改變的踝關(guān)節(jié)節(jié)段標本作為研究對象。首先去除皮膚、肌肉等踝關(guān)節(jié)周圍軟組織,精細解剖踝關(guān)節(jié)內(nèi)、外側(cè)韌帶并用金屬線標記;然后進行CT掃描,得到746張層距1mm的CT圖像以DICOM標準格式存入光盤保存。利用EFILM

2、軟件將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為JPG格式輸出其斷面圖像。用Matlab和ANSYS軟件建立踝關(guān)節(jié)及周圍韌帶有限元模型。(2)對模型脛骨下端施加600牛垂直載荷,測量踝關(guān)節(jié)脛距關(guān)節(jié)面的接觸面積和接觸壓力將計算結(jié)果與國外文獻實驗結(jié)果進行對比,驗證模型的有效性。在模型上對距骨、舟骨和跟骨底部進行約束,對模型上表面脛腓骨施加2100牛垂直載荷,模擬并分析60kg體重的人緩慢行走時距骨的應力分布情況。
   結(jié)果:(1)整個模型共有114784個單元數(shù)

3、和22921個節(jié)點數(shù)組成,建立了跟骨、距骨、舟骨、脛腓骨下段的復合體三維有限元模型以及內(nèi)側(cè)三角韌帶、外側(cè)距腓前、跟腓和距腓后韌帶。模型具有良好的生物形態(tài),可獲得滿意的、能任意旋轉(zhuǎn)的三維信息,可以滿足有限元分析的需要。(2)模型驗證方面,通過與國外文獻實驗結(jié)果進行對比可以看出本模型具有較好的相似度,可以用于實驗研究和臨床應用。通過計算分析得出,在人體緩慢行走時距骨的較大應力分布在距骨頸、外突、后突、距舟關(guān)節(jié)面、脛距關(guān)節(jié)面和后跟關(guān)節(jié)面,而內(nèi)

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