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

1、膝關節(jié)是人體最重要、最復雜的關節(jié)之一，其運動量大，在日常生活中非常容易受到損傷。膝骨關節(jié)炎是一種由于正常膝關節(jié)發(fā)生病理變化而導致的慢性骨性關節(jié)炎（Osteoarthritis，OA），多發(fā)生于老齡人群。嚴重的膝 OA患者會因劇烈疼痛而失去正常工作和生活自理能力，由此產生的各種治療費用造成了社會和家庭的巨大經濟負擔。
　　目前膝 OA的發(fā)病機制尚不十分清楚，醫(yī)學專家主要認為膝 OA進展過程中半月板和軟骨的退變是由力學和生物學因素長期

2、相互作用所導致的。因此，膝 OA進展過程中生物力學行為改變的研究有助于闡明力學因素的致病機制。
　　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影像數據導入到MIMICS軟件中，對正常膝和OA膝的三維幾何模型進行重構，每例模型中包含了股骨、脛骨、腓骨、半月板、股骨軟骨、脛骨軟骨及內外側副韌帶；將每例模型導入HYPERMESH有限元前處理軟件中，對模型中各組織結構選擇不同的單元形式，進行網格劃分，獲得三維網格模型

3、；把每例三維網格模型的各組織結構與相應的CT或MRI影像進行對比，保證三維網格模型的精確性；將建立的每例網格模型導入ABAQUS有限元分析軟件中進行材料屬性、邊界條件及載荷的設置；通過受力仿真分析獲得每例模型的內外側半月板的最大Mises應力、軟骨的內外側最大Mises應力和接觸面積。
　　根據仿真分析結果，將正常膝的內側與外側半月板最大 Mises應力的比值、軟骨內側與外側最大 Mises應力的比值、軟骨內側與外側接觸面積的比值