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前交叉韧带部分断裂对膝关节应力影响的三维有限元分析 被引量：2
1
作者 杨骏良 路坦 +2 位作者 徐彪 姜亚琼 王富成 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2024年第9期1347-1353,共7页
背景:前交叉韧带损伤容易导致继发性的半月板损伤和骨性关节炎,目前关于前交叉韧带损伤所致的半月板及关节软骨损伤力学研究较少。目的:利用有限元分析方法研究前交叉韧带部分断裂对膝关节内外侧半月板及关节软骨应力的影响。方法:选择... 背景:前交叉韧带损伤容易导致继发性的半月板损伤和骨性关节炎,目前关于前交叉韧带损伤所致的半月板及关节软骨损伤力学研究较少。目的:利用有限元分析方法研究前交叉韧带部分断裂对膝关节内外侧半月板及关节软骨应力的影响。方法:选择一名健康志愿者的膝关节CT和MRI影像资料,将扫描数据导入Mimics、Geomagic及Solidworks软件,经配准融合后建立4种膝关节三维模型,分别为前交叉韧带完整、前交叉韧带后外侧束断裂、前交叉韧带前内侧束断裂及前交叉韧带缺失模型,最后导入Ansys软件,对膝关节施加4种模式荷载:在股骨顶端施加纵向荷载750 N;在股骨顶端施加纵向荷载750 N及胫骨后方134 N向前推力;在股骨顶端施加纵向荷载750 N及10 Nm内翻力矩,模拟膝内翻;在股骨近端面施加纵向荷载750 N及4 Nm内旋力矩,模拟膝内旋,进行膝关节半月板与软骨生物力学有限元分析。结果与结论:①在膝关节伸直状态下,在股骨顶端施加纵向荷载750 N时,前交叉韧带前内侧束断裂和缺失使半月板总体应力及其峰值明显增大,但其应力分布无明显变化,关节软骨应力无明显变化;在股骨顶端施加纵向荷载750 N及胫骨后方134 N向前推力时,前交叉韧带前内束断裂使胫骨前移增大,半月板后角受挤压应力增大,关节软骨应力无明显变化;模拟膝内翻时,前交叉韧带不同程度损伤较完整时的外侧半月板后角应力减小,内侧半月板应力增大,关节软骨应力稍减小;模拟膝内旋时,前交叉韧带前内束断裂及缺失使股骨软骨和胫骨软骨的等效应力峰值由内侧软骨转向外侧软骨,半月板应力峰值明显增大,此时对膝关节旋转稳定性起主导作用的是前交叉韧带前内侧束;②结果显示,在膝关节处于伸直站立位、内翻及内旋时,前交叉韧带前内侧束断裂患者继发半月板损伤的风险远大于后外侧束断裂患者,而对关节软骨的影响无明显差异。 展开更多
关键词 前交叉韧带损伤 有限元分析 生物力学 半月板 关节软骨
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