膝關(guān)節(jié)交叉韌帶附著點(diǎn)的三維動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、膝關(guān)節(jié)是人體最大的負(fù)重關(guān)節(jié)，其韌帶數(shù)量多，解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中，前、后交叉韌帶在膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定中起重要作用，它們的損傷可導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)的前、后向不穩(wěn)及旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國每年進(jìn)行前交叉韌帶重建的病人達(dá)到17.5 萬例； 與前交叉韌帶相比,后交叉韌帶損傷發(fā)生率相對(duì)較低,但一旦損傷，不僅可引起膝關(guān)節(jié)后方明顯不穩(wěn)，后期韌帶重建的手術(shù)療效也不盡人意。鑒于膝關(guān)節(jié)交叉韌帶在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要價(jià)值，國內(nèi)外關(guān)于交叉韌帶的附著點(diǎn)形態(tài)、空間定位及其在膝關(guān)節(jié)

2、運(yùn)動(dòng)中的變化規(guī)律的研究已有較多報(bào)導(dǎo)，但多數(shù)是在尸體標(biāo)本上的直接測量，其精確性、可重復(fù)性較差。而如今，隨著商用CAE軟件的發(fā)展與應(yīng)用，在精確的膝關(guān)節(jié)三維模型及有限元模型上進(jìn)行交叉韌帶附著點(diǎn)的形態(tài)學(xué)、動(dòng)力學(xué)研究將逐漸成為一種有效的研究手段。與在尸體上的直接測量相比，該方法更具合理性和準(zhǔn)確性。 目的： 通過建立包含交叉韌帶及附著點(diǎn)的膝關(guān)節(jié)三維模型，對(duì)交叉韌帶附著點(diǎn)的大體形態(tài)、空間位置進(jìn)行分析。其后將交叉韌帶三維模型進(jìn)行有限元網(wǎng)

3、格劃分，分析交叉韌帶各功能束的空間曲線距離的變化規(guī)律。通過對(duì)交叉韌帶移植物重建的定位、交叉韌帶的功能、損傷機(jī)制作全面綜合研究，為臨床治療提供指導(dǎo)意義。 方法： 1. 含交叉韌帶及附著點(diǎn)的膝關(guān)節(jié)三維建模：通過精細(xì)解剖、韌帶及止點(diǎn)標(biāo)記、CT 掃描、圖像處理，使用Mimics和Geomagic軟件建立三具包含交叉韌帶及附著點(diǎn)的膝關(guān)節(jié)三維實(shí)體模型，然后在實(shí)體模型上觀察交叉韌帶附著點(diǎn)的大體形態(tài)。 2. 膝關(guān)節(jié)交叉韌帶功能束

4、附著點(diǎn)的空間定位：以三具膝關(guān)節(jié)三維實(shí)體模型為基礎(chǔ)，通過股骨、脛腓骨的骨性標(biāo)記點(diǎn)確立股骨側(cè)和脛骨側(cè)的三維平面坐標(biāo)系，并以此坐標(biāo)系為參照對(duì)交叉韌帶各束的骨性附著點(diǎn)的中心點(diǎn)進(jìn)行空間定位。 3. 交叉韌帶功能束的三維動(dòng)力學(xué)分析：將一具包含交叉韌帶功能束的實(shí)體模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，通過Ansys、CATIA軟件得到膝關(guān)節(jié)在屈曲0°、30°、60°、90°、120°這5個(gè)角度下前、后交叉韌帶各功能束的空間曲線距離，以此分析前、后交叉韌帶各

5、功能束在膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)過程中的變化規(guī)律。 結(jié)果： 1. 建立了三具包含交叉韌帶及附著點(diǎn)的膝關(guān)節(jié)三維模型。在三維模型中，膝關(guān)節(jié)交叉韌帶附著點(diǎn)的大體形態(tài)具有一定的規(guī)律性。 2. 在膝關(guān)節(jié)0°位，前交叉韌帶的前內(nèi)側(cè)束（AMB）的股骨附著點(diǎn)的中心點(diǎn)較后外側(cè)束（PLB）的股骨附著點(diǎn)的中心點(diǎn)平均偏前4.76mm、偏上4.92mm、偏內(nèi)2.72mm；后交叉韌帶的前外側(cè)束（ALB）的股骨附著點(diǎn)的中心點(diǎn)較后內(nèi)側(cè)束（PMB）的股骨附著點(diǎn)

6、的中心點(diǎn)平均偏前9.09mm、偏下2.89mm、偏外4.76mm；前交叉韌帶的AMB的脛骨附著點(diǎn)的中心點(diǎn)較PLB的脛骨附著點(diǎn)的中心點(diǎn)平均偏前6.02mm、偏下0.13mm、偏內(nèi)0.97mm；后交叉韌帶的ALB的脛骨附著點(diǎn)的中心點(diǎn)較PMB的脛骨附著點(diǎn)的中心點(diǎn)平均偏前2.71mm、偏上2.79mm、偏外5.6mm。 3. 前交叉韌帶的前內(nèi)側(cè)束（AMB）在0 至90的范圍內(nèi)隨著屈曲角度增加長度逐漸增大，到120 度時(shí)稍有減??；后外側(cè)束

7、(PLB)在0 至90的范圍內(nèi)隨著屈曲角度增加長度逐漸減小，到120 度時(shí)稍有增加；后交叉韌帶(PCL)的前外側(cè)束(ALB)和后內(nèi)側(cè)束(PMB)在0 至120的范圍內(nèi)隨著屈曲角度增加長度逐漸增大。 結(jié)論： 1. 建立的膝關(guān)節(jié)交叉韌帶的三維實(shí)體模型為分析交叉韌帶附著點(diǎn)的大體形態(tài)、空間位置的規(guī)律提供了有效的模型基礎(chǔ)。 2.通過三維模型的股骨、脛腓骨的骨性標(biāo)記點(diǎn)確立的三維平面坐標(biāo)系為分析交叉韌帶各功能束附著點(diǎn)的中心點(diǎn)的