人膝關(guān)節(jié)三維有限元模型的建立及后交叉韌帶生物力學三維有限元分析.pdf

1、目的：初步建立正常中國成年男性膝關(guān)節(jié)三維有限元模型，并在該模型基礎(chǔ)上對膝關(guān)節(jié)后交叉韌帶(posterior cruciate ligament，PCL)進行有關(guān)生物力學分析，以驗證模型的有效性并分析后交叉韌帶的生物力學作用。 方法：選取一名正常成年男性的膝關(guān)節(jié)經(jīng)SCT掃描獲取計算機斷層掃描圖像 數(shù)據(jù)，使用圖象處理軟件Able Software 3D-Doetor，Geomagic Studio和有限元處理軟件ABAQO

2、US／STANDARD建立正常膝關(guān)節(jié)三維有限元模型。設(shè)定邊界條件，在模型上加載垂直載荷和脛骨后向載荷，對完整的膝關(guān)節(jié)和去除后交叉韌帶的膝關(guān)節(jié)分別進行不同屈膝角度的生物力學分析。 結(jié)果：初步建立了正常中國成年男性膝關(guān)節(jié)三維有限元模型，在模型上進行生物力學分析發(fā)現(xiàn)：去除后交叉韌帶脛骨后向位移明顯增加；后交叉韌帶承擔了大部分施加于脛骨的后向負荷；去除后交叉韌帶，膝關(guān)節(jié)內(nèi)如關(guān)節(jié)軟骨、半月板等結(jié)構(gòu)應(yīng)力增高。 結(jié)論：

3、1．通過斷層掃描影象學技術(shù)可以獲取活體組織、器官輪廓的幾何資料，進而能建立其三維有限元模型。此方法在建立骨組織及其附屬結(jié)構(gòu)時適用； 2．本研究初步建立的人膝關(guān)節(jié)三維有限元模型具有良好的解剖形態(tài)，能較為準確的反映膝關(guān)節(jié)各解剖結(jié)構(gòu)的生物力學特性，為膝關(guān)節(jié)運動學和生物力學的基礎(chǔ)及臨床研究提供了平臺； 3．后交叉韌帶是維持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性和運動功能的重要結(jié)構(gòu)，其主要制約作用是限制脛骨后向移位，隨著膝關(guān)節(jié)屈曲角度增加其