基于股脛關(guān)節(jié)有限元仿真分析的膝骨關(guān)節(jié)炎生物力學(xué)改變的研究.pdf

1、膝關(guān)節(jié)是人體最重要、最復(fù)雜的關(guān)節(jié)之一，其運(yùn)動(dòng)量大，在日常生活中非常容易受到損傷。膝骨關(guān)節(jié)炎是一種由于正常膝關(guān)節(jié)發(fā)生病理變化而導(dǎo)致的慢性骨性關(guān)節(jié)炎（Osteoarthritis，OA），多發(fā)生于老齡人群。嚴(yán)重的膝 OA患者會(huì)因劇烈疼痛而失去正常工作和生活自理能力，由此產(chǎn)生的各種治療費(fèi)用造成了社會(huì)和家庭的巨大經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
　　目前膝 OA的發(fā)病機(jī)制尚不十分清楚，醫(yī)學(xué)專家主要認(rèn)為膝 OA進(jìn)展過程中半月板和軟骨的退變是由力學(xué)和生物學(xué)因素長(zhǎng)期

2、相互作用所導(dǎo)致的。因此，膝 OA進(jìn)展過程中生物力學(xué)行為改變的研究有助于闡明力學(xué)因素的致病機(jī)制。
　　本文將采集的六例志愿者的正常膝和六例志愿者的OA膝的CT和MRI影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入到MIMICS軟件中，對(duì)正常膝和OA膝的三維幾何模型進(jìn)行重構(gòu)，每例模型中包含了股骨、脛骨、腓骨、半月板、股骨軟骨、脛骨軟骨及內(nèi)外側(cè)副韌帶；將每例模型導(dǎo)入HYPERMESH有限元前處理軟件中，對(duì)模型中各組織結(jié)構(gòu)選擇不同的單元形式，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，獲得三維網(wǎng)格模型

3、；把每例三維網(wǎng)格模型的各組織結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的CT或MRI影像進(jìn)行對(duì)比，保證三維網(wǎng)格模型的精確性；將建立的每例網(wǎng)格模型導(dǎo)入ABAQUS有限元分析軟件中進(jìn)行材料屬性、邊界條件及載荷的設(shè)置；通過受力仿真分析獲得每例模型的內(nèi)外側(cè)半月板的最大Mises應(yīng)力、軟骨的內(nèi)外側(cè)最大Mises應(yīng)力和接觸面積。
　　根據(jù)仿真分析結(jié)果，將正常膝的內(nèi)側(cè)與外側(cè)半月板最大 Mises應(yīng)力的比值、軟骨內(nèi)側(cè)與外側(cè)最大 Mises應(yīng)力的比值、軟骨內(nèi)側(cè)與外側(cè)接觸面積的比值