全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中是否置換髕骨對(duì)髕股關(guān)節(jié)生物力學(xué)的影響.pdf

1、目的:
　　 建立人體膝關(guān)節(jié)有限元模型,進(jìn)行全膝關(guān)節(jié)置換仿真,對(duì)髕股關(guān)節(jié)進(jìn)行有限元分析,并與尸體實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,對(duì)有限元模型進(jìn)行驗(yàn)證,為全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中是否常規(guī)置換髕骨提供參考。
　　 方法:
　　 1.人體膝關(guān)節(jié)及人工膝關(guān)節(jié)有限元模型的建立:
　　 根據(jù)膝關(guān)節(jié)CT、MRI掃描圖像,利用圖像處理和轉(zhuǎn)換技術(shù),運(yùn)用CAD分析軟件及由下而上的點(diǎn)、線、面、體建模原則,重建膝關(guān)節(jié)有限元模型。
　　 2.全

2、膝關(guān)節(jié)置換術(shù)是否置換髕骨對(duì)髕股關(guān)節(jié)生物力學(xué)影響的有限元分析:采用建立的人體膝關(guān)節(jié)有限元模型模擬標(biāo)準(zhǔn)的全膝關(guān)節(jié)置換術(shù),分別計(jì)算置換髕骨和未置換髕骨的髕股關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力。
　　 3.尸體膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)分析:
　　 取7個(gè)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)正常、關(guān)節(jié)軟骨完整的正常中國成人的新鮮冷凍尸體膝關(guān)節(jié)進(jìn)行研究,將標(biāo)本固定到8501型Instron生物力學(xué)測(cè)試機(jī)上,然后應(yīng)用PFC假體作人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù),在髕骨置換前、后分別利用壓敏片測(cè)定髕股關(guān)節(jié)之間的

3、應(yīng)力。
　　 結(jié)果:
　　 建立了一個(gè)有效的包括半月板、軟骨、韌帶和骨骼在內(nèi)的膝關(guān)節(jié)有限元模型。髕骨未置換有限元仿真計(jì)算與尸體實(shí)驗(yàn)比較,從膝關(guān)節(jié)伸直位到90度屈曲,仿真結(jié)果與測(cè)試結(jié)果的峰值應(yīng)力比較均勻,平均約9MPa:膝關(guān)節(jié)屈曲大于90度后峰值接觸應(yīng)力增大,到120度時(shí)達(dá)到約11.63MPa。高屈曲時(shí)髕骨側(cè)緣與股骨髁發(fā)生接觸,接觸面積相對(duì)減小,因此在高屈曲階段發(fā)生較高的接觸應(yīng)力。全膝關(guān)節(jié)置換后髕骨聚乙烯襯墊在典型屈曲位置

4、下的接觸應(yīng)力與尸體實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似。髕骨置換術(shù)后,髕股關(guān)節(jié)的峰值接觸應(yīng)力達(dá)到30-50MPa。
　　 結(jié)論:
　　 有限元模型分析結(jié)果與尸體實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致,有限元模型可用于全膝關(guān)節(jié)置換仿真,并且進(jìn)行生物力學(xué)分析。應(yīng)用PFC假體時(shí),髕骨置換術(shù)前的髕股關(guān)節(jié)峰值接觸應(yīng)力低于關(guān)節(jié)軟骨的屈服強(qiáng)度,而髕骨置換術(shù)后的髕股關(guān)節(jié)峰值接觸應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了超高分子聚乙烯的屈服強(qiáng)度。為了避免和髕骨置換相關(guān)的并發(fā)癥,如果選擇合適的股骨假體,在髕骨的軟骨面