膝關(guān)節(jié)矢狀面彈性接觸特性研究.pdf

1、本文基于膝關(guān)節(jié)的生理解剖結(jié)構(gòu)，通過商用有限元分析軟件ABAQUS建立了包含股脛和臏股關(guān)節(jié)的二維矢狀面有限元接觸模型，模擬了自然和人工膝關(guān)節(jié)在 O°-90°屈膝過程中的二維彈性接觸，研究了有無覆蓋關(guān)節(jié)軟骨和不同關(guān)節(jié)置換材料對膝關(guān)節(jié)中股脛關(guān)節(jié)接觸包括股脛關(guān)節(jié)接觸線及脛骨應(yīng)力等生物力學(xué)參數(shù)的影響，對得到的各種應(yīng)力曲線進(jìn)行分析，做出了合理的解釋。結(jié)果表明：由于自然關(guān)節(jié)覆蓋著軟骨層，使得膝關(guān)節(jié)獲得一種摩擦系數(shù)比最好的人工材料要低許多倍的低摩擦抗磨

2、損的支撐面的摩擦力，在屈膝過程中增大了股脛關(guān)節(jié)的接觸線，減小了股骨屈膝所需要的力矩和脛骨應(yīng)力，從力學(xué)角度解釋了膝關(guān)節(jié)軟骨對膝關(guān)節(jié)的保護(hù)作用，從而更加真實(shí)地描述了膝關(guān)節(jié)的力學(xué)接觸機(jī)制。人工膝關(guān)節(jié)中，當(dāng)脛骨采用相同的材料保證股脛關(guān)節(jié)相等的摩擦系數(shù)時(shí)，脛骨所承受的各種應(yīng)力與股骨替代物的成分沒有關(guān)系。當(dāng)股骨替代物與骨的彈性模量愈接近，則人工關(guān)節(jié)的受力機(jī)制與自然關(guān)節(jié)愈接近。 本文對模擬過程中應(yīng)用到的非線性、有限元基礎(chǔ)知識和各種超彈性材料