人體膝關(guān)節(jié)TKA后關(guān)節(jié)線高度對人工膝生物力學特性影響的仿真分析.pdf

1、本文以國家自然科學基金“高屈曲人工膝關(guān)節(jié)的高屈曲穩(wěn)定性機制研究(31370999)”為支撐，研究人體膝關(guān)節(jié)TKA后關(guān)節(jié)線高度對人工膝力學特性影響。
　　分析人體膝關(guān)節(jié)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（TKA）后關(guān)節(jié)線高度對人工髕股和脛股關(guān)節(jié)力學特性的影響，確定TKA后合適的關(guān)節(jié)線高度變化范圍，為臨床研究提供幫助。
　　利用CT和磁共振圖像掃描獲得膝關(guān)節(jié)相關(guān)數(shù)據(jù)，從而建立全膝關(guān)節(jié)三維幾何模型，模擬TKA手術(shù)，并結(jié)合文獻研究數(shù)據(jù)，定義膝關(guān)節(jié)各骨組

2、織及軟組織的材料屬性、相應(yīng)載荷、邊界條件等。以正常膝關(guān)節(jié)線為標準零位，并以高度每變化1mm為一組，在關(guān)節(jié)線高度范圍-4mm～+6mm內(nèi)，共建立11組TKA后有限元模型。對負重狀態(tài)下的膝關(guān)節(jié)下蹲運動過程進行動態(tài)有限元分析，分析TKA后人工膝關(guān)節(jié)線高度變化對髕股關(guān)節(jié)、脛股關(guān)節(jié)力學特性的影響。
　　在整個下蹲運動過程中，脛股和髕股關(guān)節(jié)的接觸應(yīng)力的整體趨勢隨屈曲角度的增加而增加。通過分析其運動趨勢可知，對于人工髕股關(guān)節(jié)和脛股關(guān)節(jié)，TKA后

3、合適的關(guān)節(jié)線高度變化區(qū)間分別為-1mm～+3mm和-1mm～+5mm。當膝關(guān)節(jié)線高度高于這個范圍時，將導致髕股和脛股關(guān)節(jié)局部接觸應(yīng)力幅值波動明顯，聚乙烯假體磨損加??；當膝關(guān)節(jié)線高度低于這個范圍，將導致軟組織約束不足，增加脛股關(guān)節(jié)脫位的風險。
　　當選擇的人工膝假體型號偏小時，臨床需要保持TKA后關(guān)節(jié)線高度變化位于-1mm～+3mm的區(qū)間，以便降低局部應(yīng)力峰值，延長超高分子聚乙烯假體的壽命，維持軟組織鎖緊機制，降低脛股關(guān)節(jié)脫位的風險