人體膝關(guān)節(jié)TKA后關(guān)節(jié)線高度對(duì)人工膝生物力學(xué)特性影響的仿真分析.pdf

1、本文以國(guó)家自然科學(xué)基金“高屈曲人工膝關(guān)節(jié)的高屈曲穩(wěn)定性機(jī)制研究(31370999)”為支撐，研究人體膝關(guān)節(jié)TKA后關(guān)節(jié)線高度對(duì)人工膝力學(xué)特性影響。
　　分析人體膝關(guān)節(jié)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（TKA）后關(guān)節(jié)線高度對(duì)人工髕股和脛股關(guān)節(jié)力學(xué)特性的影響，確定TKA后合適的關(guān)節(jié)線高度變化范圍，為臨床研究提供幫助。
　　利用CT和磁共振圖像掃描獲得膝關(guān)節(jié)相關(guān)數(shù)據(jù)，從而建立全膝關(guān)節(jié)三維幾何模型，模擬TKA手術(shù)，并結(jié)合文獻(xiàn)研究數(shù)據(jù)，定義膝關(guān)節(jié)各骨組

2、織及軟組織的材料屬性、相應(yīng)載荷、邊界條件等。以正常膝關(guān)節(jié)線為標(biāo)準(zhǔn)零位，并以高度每變化1mm為一組，在關(guān)節(jié)線高度范圍-4mm～+6mm內(nèi)，共建立11組TKA后有限元模型。對(duì)負(fù)重狀態(tài)下的膝關(guān)節(jié)下蹲運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)有限元分析，分析TKA后人工膝關(guān)節(jié)線高度變化對(duì)髕股關(guān)節(jié)、脛股關(guān)節(jié)力學(xué)特性的影響。
　　在整個(gè)下蹲運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，脛股和髕股關(guān)節(jié)的接觸應(yīng)力的整體趨勢(shì)隨屈曲角度的增加而增加。通過(guò)分析其運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)可知，對(duì)于人工髕股關(guān)節(jié)和脛股關(guān)節(jié)，TKA后

3、合適的關(guān)節(jié)線高度變化區(qū)間分別為-1mm～+3mm和-1mm～+5mm。當(dāng)膝關(guān)節(jié)線高度高于這個(gè)范圍時(shí)，將導(dǎo)致髕股和脛股關(guān)節(jié)局部接觸應(yīng)力幅值波動(dòng)明顯，聚乙烯假體磨損加??；當(dāng)膝關(guān)節(jié)線高度低于這個(gè)范圍，將導(dǎo)致軟組織約束不足，增加脛股關(guān)節(jié)脫位的風(fēng)險(xiǎn)。
　　當(dāng)選擇的人工膝假體型號(hào)偏小時(shí)，臨床需要保持TKA后關(guān)節(jié)線高度變化位于-1mm～+3mm的區(qū)間，以便降低局部應(yīng)力峰值，延長(zhǎng)超高分子聚乙烯假體的壽命，維持軟組織鎖緊機(jī)制，降低脛股關(guān)節(jié)脫位的風(fēng)險(xiǎn)