股骨隧道定位點(diǎn)對(duì)前交叉韌帶重建中移植物等距性影響的有限元分析.pdf

1、目的:根據(jù)有限元方法建立人膝關(guān)節(jié)三維有限元模型，并對(duì)該模型進(jìn)行不同情況的加載及求解，探討前交叉韌帶重建中股骨隧道位置的變化對(duì)移植物等距性的影響。
　　方法:選取一名健康志愿者，利用Philips3.0T多源發(fā)射磁共振儀對(duì)其膝關(guān)節(jié)進(jìn)行掃描，設(shè)定層厚為1mm，以DICOM格式儲(chǔ)存所得圖像。在MIMICS軟件中導(dǎo)入DICOM格式文件，利用圖像資料結(jié)合軟件自動(dòng)與人工描繪等方法，分別建立包括骨、韌帶、半月板、關(guān)節(jié)軟骨在內(nèi)的人膝關(guān)節(jié)三維幾何模

2、型，且利用Magics9.9對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化。將以上模型導(dǎo)入有限元分析軟件ANSYS中，進(jìn)行定義單元與設(shè)置材料屬性等處理，生成膝關(guān)節(jié)三維有限元模型。最后選取有限元模型中前交叉韌帶股骨端附著區(qū)中心點(diǎn)作為股骨固定點(diǎn)，且在其前方、后方、近端、遠(yuǎn)端距中心固定點(diǎn)5mm的位置設(shè)置四個(gè)對(duì)照點(diǎn)，并以前交叉韌帶脛骨端附著區(qū)中心作為脛骨固定點(diǎn)。分別對(duì)人膝關(guān)節(jié)三維有限元模型施加不同載荷以模擬膝關(guān)節(jié)屈曲運(yùn)動(dòng)，觀測(cè)有限元模型在0°、15°、30°、45°、60°、

3、75°、90°及120°情況下股骨端5個(gè)對(duì)照點(diǎn)與脛骨端定位點(diǎn)空間距離的變化。
　　結(jié)果:1.本研究以3.0T磁共振掃描數(shù)據(jù)位基礎(chǔ)，應(yīng)用MIMICS、ANSYS等軟件構(gòu)建了包括骨、半月板、關(guān)節(jié)軟骨、韌帶在內(nèi)的三維有限元模型。
　　2.采用ACL股骨附著區(qū)中心與脛骨附著區(qū)中心進(jìn)行重建的移植物具有良好的等距特性，長(zhǎng)度變化范圍均小于3mm，能達(dá)到生理等距的要求。
　　3.本研究證實(shí)不同的股骨隧道定位點(diǎn)對(duì)移植物的等距特性有明顯影

4、響(P＜0.01)，其中ACL股骨附著區(qū)中心點(diǎn)具有良好的等距特性，且LSD-t檢驗(yàn)證實(shí)隨著膝關(guān)節(jié)屈曲角度的改變，股骨端中心點(diǎn)和各對(duì)照點(diǎn)到脛骨附著區(qū)中心的距離變化程度兩兩比較均有顯著差異(P＜0.01)。
　　結(jié)論:1.以MRI掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用逆向工程軟件以及有限元分析軟件建立膝關(guān)節(jié)有限元模型過程簡(jiǎn)便、切實(shí)可行，并可以對(duì)幾何形態(tài)復(fù)雜的人體結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬。
　　2.ACL重建過程中，在脛骨隧道已精確建立的情況下，股骨隧道定位點(diǎn)