基于有限元仿真分析的膝關(guān)節(jié)假體手術(shù)定位研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展以及生活水平的提高，人們對(duì)于自身的健康問題越來越重視。膝關(guān)節(jié)作為人體最重要、最復(fù)雜的關(guān)節(jié)之一，在日常生活中非常容易受到損傷。全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（Total knee arthroplasty, TKA）是治療膝骨性關(guān)節(jié)炎的有效手段，已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用和發(fā)展。手術(shù)的治療效果主要受到假體對(duì)位的影響，假體對(duì)位不良會(huì)導(dǎo)致聚乙烯襯墊過度磨損，從而引起假體的松動(dòng)。因此，對(duì)人體膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)性能以及TKA假體對(duì)位問題進(jìn)行研究是很有必要的。

2、
　　本研究從精確建模的角度出發(fā)，以人體膝關(guān)節(jié)為研究對(duì)象，采用多種影像采集技術(shù)與軟件相結(jié)合的手段，建立了較為完整的人體膝關(guān)節(jié)和假體數(shù)值模型。同時(shí)，參考全膝置換手術(shù)過程，對(duì)膝關(guān)節(jié)數(shù)值模型進(jìn)行虛擬截骨，建立TKA膝關(guān)節(jié)的數(shù)值模型。在參考國(guó)外有關(guān)文獻(xiàn)與膝關(guān)節(jié)解剖學(xué)的基礎(chǔ)上，確定正常人體膝關(guān)節(jié)和TKA膝關(guān)節(jié)的材料屬性與邊界條件，應(yīng)用有限元數(shù)值仿真技術(shù)，進(jìn)行受力分析，通過正交試驗(yàn)方法，優(yōu)化假體的定位參數(shù)。分析結(jié)果表明，對(duì)于正常膝關(guān)節(jié)模型，模

3、擬仿真結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道的實(shí)際結(jié)果非常接近，說明采用數(shù)值模擬方法可以應(yīng)用于TKA膝關(guān)節(jié)模型；對(duì)于假體定位的研究，經(jīng)過正交試驗(yàn)，得到股骨假體和脛骨假體的最佳定位，假體的表面應(yīng)力顯著降低。
　　本研究在建模過程中，將CT、MRI、反向工程技術(shù)采集的影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入CAD軟件進(jìn)行處理，所建立的模型在解剖結(jié)構(gòu)上更加貼近于實(shí)際情況，為有限元模擬的準(zhǔn)確性提供了保障。
　　本研究在優(yōu)化假體定位的過程中，分別優(yōu)化了股骨與脛骨假體的定位。除了得到假體