脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面損有限元模型的建立及生物力學(xué)分析.pdf

1、背景:隨著數(shù)字醫(yī)學(xué)的興起，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，采用有限元分析法進(jìn)行骨與關(guān)節(jié)的生物力學(xué)研究得到了廣泛應(yīng)用，但是關(guān)于脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面缺損有限元分析，國內(nèi)外尚無關(guān)于此類的報(bào)道。
　　 目的:建立踝關(guān)節(jié)的三維有限元模型，制作脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面不同面積的缺損，并模擬在不同位相下脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面發(fā)生形變、位移情況，預(yù)測脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面缺損的最大允許程度和探討踝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的力學(xué)發(fā)病機(jī)制，為臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　 方法:通過對(duì)1名正常成

2、年男性踝關(guān)節(jié)的多排螺旋CT掃描，獲得連續(xù)斷層圖片，導(dǎo)入Mimics醫(yī)學(xué)建模軟件生成實(shí)體模型后，應(yīng)用大型通用有限元分析軟件ANSYS13.0進(jìn)行網(wǎng)格劃分、材料屬性賦值生成有限元模型。約束邊界條件，模擬踝關(guān)節(jié)遠(yuǎn)端軸向受力，得出在不同位相下脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面有限元模型上的應(yīng)力分布與位移結(jié)果。
　　 結(jié)果與結(jié)論:建立人體踝關(guān)節(jié)有限元模型總單元數(shù)為157990，總節(jié)點(diǎn)數(shù)為193801。三個(gè)位相，都是隨著脛骨遠(yuǎn)端缺損面積的增大，接觸面積逐漸減小

3、，尤其是跖屈10°位在缺損直徑13mm的面積時(shí)，變化最為明顯;三個(gè)位相的接觸面積，在中立位接觸面積最大;在中立位和背屈10°位都是隨著脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面缺損面積的增大，應(yīng)力峰值逐漸增大，都是在11-13mm以后應(yīng)力峰值明顯增大;并且應(yīng)力峰值主要集中在后內(nèi)和后外象限;在跖屈10°位，變化比較復(fù)雜，在11-13mm，隨著缺損面積的增大應(yīng)力峰值變化明顯增大，到13mm應(yīng)力峰值達(dá)到最大值。所以，脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面的最大缺損直徑可認(rèn)為是11-13mm。脛