盤狀半月板對軟骨退變影響及不同術(shù)式軟骨應力變化研究.pdf

1、第一章盤狀半月板對膝關(guān)節(jié)軟骨退變影響的臨床研究
　　目的:
　　探討盤狀半月板對膝關(guān)節(jié)軟骨退變的影響特點。
　　方法:
　　通過對57例61膝國人盤狀半月板進行臨床研究，按照盤狀半月板類型、撕裂與否、患者年齡對病例進行分組，觀察統(tǒng)計軟骨退變發(fā)生部位、嚴重程度，明確膝關(guān)節(jié)軟骨退變發(fā)生率和盤狀半月板類型、損傷情況及年齡的關(guān)系。
　　結(jié)果:
　　完全型盤狀半月板和不完全型盤狀半月板對軟骨退變影響無明顯差異;

2、破裂盤狀半月板和完整盤狀半月板對軟骨退變影響無明顯差異;關(guān)節(jié)軟骨退變發(fā)生率與患者年齡高度相關(guān)，40歲之前盤狀半月板對關(guān)節(jié)軟骨退變影響作用明顯。
　　結(jié)論:
　　對于無癥狀或有癥狀未發(fā)生損傷的盤狀半月板，提示應盡量早期進行手術(shù)處理，以期恢復正常的關(guān)節(jié)生物力學，避免或延緩軟骨退變的發(fā)生。
　　第二章人膝關(guān)節(jié)三維有限元模型的建立及生物力學分析
　　目的:
　　建立正常人膝關(guān)節(jié)三維有限元模型，并驗證模型的有效性，為

3、下一步研究提供數(shù)字化平臺，并分析正常膝關(guān)節(jié)軟骨生物力學特點。
　　方法:
　　選取一名健康志愿者，采用CT及MRI對其膝關(guān)節(jié)進行連續(xù)掃描，以DICOM格式文件存儲所得掃描圖像。將掃描圖像導入三維仿真建模軟件Mimics，利用Mimics軟件生成健康人膝關(guān)節(jié)三維仿真模型，模型包括骨性結(jié)構(gòu)、軟骨和韌帶，將原始模型導入Mimics自帶的Magics軟件中進行網(wǎng)格劃分和模型優(yōu)化，將優(yōu)化后的模型導入有限元分析軟件ANSYS中，在ANS

4、YS中對模型網(wǎng)格賦予特定的材料屬性。人膝關(guān)節(jié)三維有限元模型建立后，對模型進行生物力學測試，將獲取數(shù)據(jù)與既往已有研究文獻中的數(shù)據(jù)進行對比，分析膝關(guān)節(jié)模型的有效性;施加邊界條件，獲得正常半月板膝關(guān)節(jié)生物力學特點。
　　結(jié)果:
　　本研究模型和其他研究模型對比進行驗證，應力大小趨勢與文獻報道一致:在屈膝0°、軸向施加1150N壓力情況下，內(nèi)側(cè)半月板應力峰值約為3.12MP，外側(cè)峰值約為2.39MP，并且相對應的股骨內(nèi)髁應力大于股骨

5、外髁，脛骨平臺內(nèi)側(cè)應力大于平臺外側(cè);應力有前后兩個集中點，應力峰值均在靠后部位。通過以上模型的驗證，證實模型的可靠性，能夠用于下一步的盤狀半月板生物力學研究。
　　結(jié)論:
　　1.基于MRI、CT掃描的DICOM格式文件，采用Mimics與ANSYS軟件，成功構(gòu)建了人膝關(guān)節(jié)三維有限元模型，模型中包括股骨下段、髕骨、脛腓骨上段、各關(guān)節(jié)面軟骨及周圍主要韌帶。
　　2.有限元模型模擬計算得到的關(guān)節(jié)內(nèi)部各部分應力與以往文獻報道

6、數(shù)據(jù)吻合程度高，證實了模型具有良好的有效性，為進一步研究提供了可靠的數(shù)字化平臺。
　　3.膝關(guān)節(jié)直立狀態(tài)時，應力主要分布于關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)靠后。
　　第三章膝關(guān)節(jié)盤狀半月板及各手術(shù)方式生物力學有限元分析
　　目的:
　　采用上一章所建立的正常膝關(guān)節(jié)有限元模型，建立盤狀半月板膝關(guān)節(jié)模型，并模擬盤狀半月板各種手術(shù)方式，探討盤狀半月板及手術(shù)方式對膝關(guān)節(jié)的生物力學影響。
　　方法:
　　1.利用E-featureRe

7、contruction3D將外側(cè)半月板增厚拉寬，平鋪覆蓋外側(cè)脛骨平臺，分別構(gòu)建完全型及不完全型盤狀半月板;施加邊界條件，獲取盤狀半月板生物力學數(shù)據(jù)。
　　2.在上述盤狀半月板模型上，模擬盤狀半月板全切及盤狀半月板成形術(shù);施加邊界條件，獲取各手術(shù)方式后膝關(guān)節(jié)生物力學數(shù)據(jù)。
　　結(jié)果:
　　1.盤狀半月板及各術(shù)式后股骨外髁應力均較正常膝關(guān)節(jié)有明顯增大，隨著外側(cè)半月板體積的的縮小，半月板應力峰值增加速度高于軟骨應力峰值增加速