缺損軟骨損傷演化過程的研究.pdf

1、膝關(guān)節(jié)在人體中是較大且復(fù)雜的關(guān)節(jié)，具有承受應(yīng)力高、運(yùn)動量大的特點(diǎn)，因此關(guān)節(jié)軟骨損傷在臨床上的表現(xiàn)較為常見。由于關(guān)節(jié)軟骨的再生能力較差，修復(fù)十分困難，一旦發(fā)生損傷便會導(dǎo)致承載能力顯著變化。因此，深入研究關(guān)節(jié)軟骨的力學(xué)性質(zhì)，對于臨床修復(fù)可以提供可靠的參考依據(jù)。本課題主要是從數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究兩個方面進(jìn)行深入的探討研究分析缺損軟骨在載荷作用下?lián)p傷演化的力學(xué)行為，一方面用數(shù)值計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，另一方面用實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算結(jié)果，修正計(jì)算模型和計(jì)

2、算方法，降低數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差，為臨床修復(fù)缺損關(guān)節(jié)軟骨提供參考依據(jù)。
　　采用非接觸數(shù)字相關(guān)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)測量在連續(xù)壓縮載荷作用下軟骨不同層區(qū)的位移，根據(jù)位移的分布規(guī)律確定不同層區(qū)軟骨的厚度尺寸。應(yīng)用大型多物理場分析軟件ANSYS建立了考慮纖維的多層軟骨模型，不同層區(qū)的軟骨尺寸參考了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)強(qiáng)度條件，用修改超過強(qiáng)度極限區(qū)域的單元剛度的方法模擬軟骨損傷演化過程。模擬中考慮了不同缺損深度對軟骨損傷演化與擴(kuò)展過程的影響。通過

3、單向壓縮實(shí)驗(yàn)對數(shù)值模擬結(jié)果予以驗(yàn)證，從而得出結(jié)果。
　　數(shù)值模擬結(jié)果表明，缺損軟骨基體的應(yīng)力分布與損傷深度有關(guān)，缺損軟骨的最小應(yīng)力分布在缺損和損傷區(qū)域的下方和深層區(qū)域，位于缺損區(qū)域兩側(cè)的基體存在應(yīng)力集中，損傷區(qū)域由表層逐漸向深層擴(kuò)展，最大應(yīng)力發(fā)生在損傷區(qū)域的兩側(cè)。軟骨中纖維應(yīng)力分布與位置有關(guān)，壓應(yīng)力主要分布在中間層和深層，數(shù)值大于未損傷軟骨中纖維的應(yīng)力。
　　數(shù)值模擬結(jié)果表明缺損軟骨在損傷演化過程中，損傷區(qū)域由表層逐漸向深層