基于有限元法膝骨關(guān)節(jié)炎生物力學行為研究.pdf

1、膝關(guān)節(jié)是骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)的易發(fā)部位之一。目前普遍認為膝關(guān)節(jié) OA的病因是生物力學與生物學因素長期共同作用的結(jié)果，然而生物力學因素在膝關(guān)節(jié)OA的發(fā)病機制中的具體作用仍不十分明確。有限元法（Finite Element Method，F(xiàn)EM）是研究生物力學的重要方法之一，具有活體仿真、可重復性、可控模擬等優(yōu)點。本文基于FEM對10例正常膝關(guān)節(jié)、10例早期OA膝關(guān)節(jié)和4例重度OA膝關(guān)節(jié)進行力學仿真模擬，研究生物力

2、學因素在膝關(guān)節(jié)OA發(fā)生發(fā)展中的發(fā)病機制。
　　采集膝關(guān)節(jié)CT和MRI影像數(shù)據(jù)，通過Mimics軟件構(gòu)建膝關(guān)節(jié)三維整體模型，通過Hypermesh軟件構(gòu)建膝關(guān)節(jié)三維有限元模型，進行網(wǎng)格劃分、材料屬性賦值、設(shè)置邊界條件和施加載荷。利用Abaqus軟件進行膝關(guān)節(jié)伸直位下的有限元分析，以關(guān)節(jié)軟骨與半月板上的接觸面積和Mises應(yīng)力峰值為研究指標，比較正常膝關(guān)節(jié)、早期OA膝與重度OA膝生物力學行為變化。
　　結(jié)果表明，正常膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間

3、室股骨軟骨和半月板 Mises應(yīng)力峰值高于外側(cè)關(guān)節(jié)間室，差異具有統(tǒng)計學顯著性；早期 OA膝中內(nèi)側(cè)間室股骨軟骨、內(nèi)側(cè)半月板的Mises應(yīng)力峰值同樣高于外側(cè)關(guān)節(jié)間室，與正常膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間室 Mises應(yīng)力峰值比較，均高于正常膝，差異具有統(tǒng)計學顯著性；早期OA膝內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間室接觸面積高于正常膝，而外側(cè)關(guān)節(jié)間室無明顯差異。提示早期 OA膝較正常膝存在內(nèi)側(cè)間室應(yīng)力明顯增加和接觸面積增大的特點，這種應(yīng)力分布特征差異可能是膝關(guān)節(jié) OA發(fā)生發(fā)展的力學致