不同屈曲状态下固定轴和移动轴膝关节胫-股关节的生物力学变化_中国煤炭行业知识服务平台

不同屈曲状态下固定轴和移动轴膝关节胫-股关节的生物力学变化

作者

高辉王晨艳李志王文治王长江陈静陈维毅
单位

太原理工大学机械与运载工程学院太原理工大学生物医学工程学院
摘要

全膝关节置换术是治疗膝关节疾病有效方法,但对于固定轴和移动轴膝关节假体的优劣还未有统一的观点。以往对两种假体也有对比验证,但绝大多数都是静态模拟。首先构建健康自然膝关节有限元模型,然后分别建立含有上述两种假体的膝关节,通过动态模拟膝关节屈膝运动,计算出胫-股关节的接触应力和接触面积变化。结果发现:固定轴和移动轴人工膝关节在0°～90°屈膝角度下随着角度增大,接触区域由胫骨衬垫的前方转移到其的后方,胫-股关节接触应力不断变大,在90°时达到最大。移动轴间的胫-股关节接触压力始终小于固定轴,接触面积始终大于固定轴。随着屈膝角度加深,两种假体聚乙烯垫上的接触应力逐渐变大,接触面积随着逐渐变小。且两种假体接触应力无显著性差异,而假体接触面积有显著性差异。结果显示:在接触应力相同的情况下,接触面积越大,越不容易产生应力集中,越不易发生磨损,有助于延长膝关节使用寿命,因此移动轴膝关节假体优于固定轴膝关节假体。此研究可为临床假体移植类型的选择提供一定参考。
关键词

膝关节固定轴假体移动轴假体动态屈膝生物力学有限元分析
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金资助项目（11772214,11702184）；
文章目录

1 材料和方法
1.1 构建自然膝关节三维模型
1.1.1 自然膝关节形态数据的采集
1.1.2 自然膝关节三维有限元模型的建立
1.1.3 自然膝关节材料属性
1.2 构建含有固定轴和移动轴假体的膝关节模型
1.2.1 构建TKA各假体组件三维模型
1.2.2 假体组件材料属性
1.3 边界条件及加载
1.4 检测指标
2 结果与讨论
2.1 屈膝0°～90°自然膝关节间的接触应力变化
2.2 人工膝关节的接触应力和接触面积变化
2.3 讨论
3 结论
引用格式

高辉,王晨艳,李志,王文治,王长江,陈静,陈维毅.不同屈曲状态下固定轴和移动轴膝关节胫-股关节的生物力学变化[J].太原理工大学学报,2021,52(01):144-150.
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